Застосування промислових генераторів кисню в металургійній та хімічній промисловості

У сталеливарному та хімічному виробництві безперервне та стабільне постачання киснем безпосередньо впливає на продуктивність, споживання енергії та безпеку експлуатації. Порівняно з традиційним придбанням рідкого кисню, -промислові генератори кисню на місці стають практичним вибором для багатьох виробників. Shenger Gas, як гравець у сфері газорозділення, зосереджується на тому, як технології виробництва кисню відповідають різним-реальним умовам. У цій статті розглядається, як промислові генератори кисню приносять користь металургійному та хімічному секторам, і що слід враховувати при виборі системи.

Металургійна промисловість: від збагачення киснем до підтримки доменної печі

Виробництво сталі споживає велику кількість кисню. У середньому для виробництва однієї тонни сирої сталі потрібно близько 100-150 кубометрів чистого кисню. Основні програми включають:

1. Вдування-збагаченого киснем у доменну піч
Додавання чистого кисню до повітря доменної печі підвищує температуру згоряння у фурмі, дозволяє впорскувати більше пиловугільного вугілля та зменшує використання коксу. На практиці кожне збільшення збагачення киснем на 1% збільшує вдування вугілля на 15-20 кг на тонну чавуну та знижує споживання коксу приблизно на 5-8 кг на тонну чавуну. Промислові генератори кисню забезпечують концентрацію кисню від 90% до 99,6%. Як VPSA (вакуумна адсорбція під тиском), так і кріогенні блоки поділу повітря можуть задовольнити постійну потребу доменних печей у кисні.

2. Виплавка сталі в кисневих печах (КВП).
Конвертерні процеси вимагають високо{0}}чистого кисню (більше або дорівнює 99,5%) для зневуглецювання та контролю температури. Потреба в кисні різко коливається, при цьому пікові витрати досягають 20 000–80 000 Нм³/год. Кріогенні блоки поділу повітря забезпечують високу швидкість потоку та високу чистоту, тоді як рідкий кисень забезпечує стабільність. Побічний азот і аргон також покращують загальну економіку.

3. Електродугова піч (ДСП) і ковшове рафінування
Плавлення EAF має переваги від спалювання-за допомогою кисню, що скорочує цикли плавлення. У ковшових рафінуючих печах (LF) кисень підтримує реакції десульфурації та дефосфорації. Ці програми потребують періодичної подачі кисню під тиском 0,8–1,2 МПа. Генератори кисню VPSA з їх гнучкою можливістю запуску-зупинки та простішим обслуговуванням застосовуються багатьма металургійними-заводами середнього розміру.

Підказка щодо вибору
Для великих інтегрованих металургійних заводів, які виробляють понад 3 мільйони тонн на рік, стандартним вибором є кріогенне розділення повітря з резервною рідиною. Для невеликих млинів до 1 мільйона тонн або для збагачення в нагрівальних печах установки VPSA пропонують на 30–40% нижчі початкові інвестиції та на 15–25% нижчі загальні експлуатаційні витрати.

Хімічна промисловість: жорсткий попит на окислення та газифікацію

Хімічні заводи є більш вимогливими, коли йдеться про чистоту кисню, тиск і надійність, оскільки вартість кисню безпосередньо впливає на маржу кінцевої продукції.

1. Виробництво аміаку та метанолу
У виробництві аміаку-на основі природного газу чи вугілля чистий кисень потрібен для газифікації часткового окислення для отримання синтез-газу (CO + H₂). Чистота кисню має становити принаймні 99,5 %, із суворими обмеженнями щодо домішок, таких як аргон. Для виробництва однієї тонни аміаку витрачається приблизно 700–850 Нм³ кисню. Великі хімічні проекти зазвичай встановлюють кріогенні блоки поділу повітря, які також постачають азот для очищення та герметизації.

2. Етиленоксид / етиленгліколь (EO/EG)
Каталізатор, який використовується для окислення етилену в етиленоксид, дуже чутливий до чистоти кисню. Вміст метану в кисні повинен бути нижче 0,1%, а загальної сірки - нижче 0,1 ppm. Цей тип застосування вимагає кріогенного виробництва кисню з наступними етапами десульфурації та сушіння.

3. Газифікація вугілля та IGCC
Технології газифікації-потоку (такі як Shell, GSP або протилежні конструкції з кількома-пальниками) потребують кисню при 4,0–8,5 МПа зі стабільним потоком. Промисловим стандартом є кріогенне виробництво кисню в поєднанні з-насосами рідкого кисню під високим тиском і випаровуванням. Для газифікаторів із-стаціонарним шаром-нижчого тиску повітря, збагачене-киснем на 90–93%, може покращити інтенсивність газифікації. У таких випадках блоки VPSA пропонують дешевшу-альтернативу.

4. Очищення стічних вод і окислення озоном
Хімічні промислові парки часто використовують окислення озону для руйнування тугоплавких органічних сполук у стічних водах. Утворення озону потребує подачі кисню. Досить малих витрат (менше або дорівнює 500 Нм³/год) при чистоті 90–95%. Компактні генератори кисню PSA добре підходять для цього - вони працюють автоматично, займають мало місця та можуть бути встановлені на вулиці.

Ключовий показник витрат
У хімічних проектах розрахунок вартості кисню на одиницю продукту є важливим. Якщо витрати на електроенергію перевищують 0,6 юаня/кВт-год і потреба в кисні стабільна, кріогенні установки демонструють кращу ефективність. Якщо електроенергія дешевша та немає попиту на побічні продукти (аргон, гелій), генератори кисню VPSA споживають лише 0,35–0,45 кВт-год на Нм³ (за 90% чистоти) - економічно-вигідний варіант для тонких хімікатів або-вугільної хімії на початковій стадії.

Порівняння технологій промислових генераторів кисню

У деяких фактичних проектах заводи використовують комбінацію: кріогенні установки для основного виробництва (високої чистоти) і VPSA для нижчого-попиту на кисень (наприклад, очищення навколишнього середовища). Це збалансує капітальні та енергетичні витрати.

Три реальні-фактори, які впливають на продуктивність генератора кисню

На основі відгуків з багатьох операційних сайтів слід звернути увагу на ці фактори перед вибором:

1. Якість вхідного повітря
Металургійні заводи та хімічні підприємства часто викидають у повітря SO₂, NOx, пил і вуглеводні. Для кріогенних установок це означає додавання адсорберів на основі молекулярних сит і планування періодичного очищення. Для систем VPSA цеолітове молекулярне сито має обмежену стійкість до кислотних газів. Вхідне повітря має проходити через вежі десульфурації та високо-фільтри; інакше термін служби молекулярного сита може знизитися з 5–8 років до 2–3 років.

2. Швидкість вентиляції та гнучкість навантаження
Потреба металургійних заводів у кисні може коливатися на 30–40% між годинами пік і не{2}}пік. Кріогенним установкам потрібні резервуари для зберігання рідкого кисню для зменшення піку або інтеграції з аргоновою системою. Блоки VPSA регулюють навантаження від 50% до 100%, змінюючи швидкість повітродувки та час адсорбції, але реакція займає приблизно 30 секунд - достатньо швидко для більшості млинів.

3. Можливості бригади технічного обслуговування
Кріогенне розділення повітря вимагає кваліфікованих операторів, які розуміють турбомашини, керування дистиляційною колоною та процедури безпеки. Навчання триває 6–12 місяців. Блоки PSA та VPSA працюють на основі автоматизації-ПЛК. Щоденне технічне обслуговування в основному включає зміну фільтрів і доповнення молекулярного сита, що робить їх придатними для невеликих команд.

Протягом останніх двох років коливання цін на енергоносії та тиск на скорочення вуглецю змусили багато металургійних і хімічних заводів пере-оцінити-виробництво кисню на місці. Два підходи набувають поширення. Один із них використовує відпрацьоване тепло від промивної води доменного шлаку для попереднього нагрівання газу регенерації молекулярних сит, скорочуючи використання пари. Іншим є зростання використання збагачення киснем низької{5}}чистоти (25%-35%) у нагрівальних печах і обертових печах, що спричинило попит на багато малих генераторів кисню VPSA.

Вибір генератора кисню – це не просто порівняння цін на обладнання. Вам потрібно врахувати чистоту кисню, тиск, зміну потоку, вартість електроенергії, ціну, за яку ви можете продавати побічні продукти, і інтервали технічного обслуговування - – все це в остаточну вартість за тонну кисню. Shenger Gas дає клієнтам досить просту пораду: спочатку чесно відстежуйте дані про споживання кисню протягом шести місяців, а потім визначтеся з процесом. Інакше ви переплачуєте за функції, якими ніколи не скористаєтеся, або застрягнете у вузькому місці, яке не зможете подолати.