У секторі промислового газового обладнання попит на системи газопостачання значно відрізняється в різних галузях. Деякі проекти віддають перевагу початковим інвестиціям, тоді як інші зосереджені більше на довгострокових-операційних витратах. Однак для великомасштабних безперервних виробничих потужностей стабільність джерела газу, здатність контролювати чистоту та потенціал для майбутнього розширення часто важливіші, ніж саме обладнання.
Як Shenger Gas, компанія, яка давно спеціалізується на виробництві промислового газового обладнання, ми часто стикаємося з одним і тим же питанням від клієнтів під час проектування системи та обговорення проектів: які типи промислових проектів краще підходять для кріогенних установок поділу повітря (ASU)?
Від технічних принципів до-реального робочого узгодження, кріогенні ASU не підходять для всіх застосувань газу. Однак у промислових системах, які потребують високої швидкості потоку, безперервної роботи та високої чистоти, вони часто пропонують очевидні та всеосяжні переваги.
У цій статті на основі характеристик промислового застосування наведено систематичний аналіз того, які великомасштабні-проекти газопостачання краще підходять для кріогенних ASU, а також висвітлює ключові фактори, які компаніям слід враховувати при виборі рішення газопостачання.
Що таке кріогенна установка поділу повітря (ASU)?
Кріогенна установка поділу повітря – це повна система, яка розділяє компоненти повітря-такі як кисень, азот і аргон-за допомогою процесів, зокрема стиснення повітря, очищення, теплообміну, охолодження-на основі детандера та кріогенної дистиляції, і все це за надзвичайно низьких температур.
Робоча температура ядра зазвичай досягає від -170 градусів до -190 градусів, що забезпечує стабільне розділення різних компонентів газу за допомогою системи дистиляції з подвійною-колоною. Порівняно зі стандартними генераторами кисню PSA або системами мембранного розділення, ключовою перевагою кріогенного ASU є не просто «нижча температура», а його здатність подавати високо{6}}багатокомпонентні промислові гази з низькими коливаннями в безперервних умовах високого потоку.
З промислової точки зору, кріогенний ASU — це, по суті, рішення, яке краще підходить для «довгострокового-великого-масштабного безперервного 24/7 постачання газу».
Великомасштабні-проекти з виробництва сталі та плавки
Серед усіх промислових застосувань сталеливарна промисловість залишається однією з найбільш типових і зрілих галузей для кріогенних ASU.
Сучасне виробництво сталі-чи то збагачення киснем у доменній печі, виробництво сталі в кисневих печах (BOF) чи плавка в електродуговій печі (EAF)-має кілька дуже специфічних вимог до постачання киснем:
- Дуже високі вимоги до обсягу газу
- Тривалі безперервні години роботи
- Високі вимоги до чистоти кисню
- Надзвичайно високі вимоги до стабільності системи
Великі металургійні заводи зазвичай потребують потужності подачі кисню від десятків тисяч до навіть сотень тисяч Нм³/год, часто з високо-чистим азотом для захисту, продувки та систем безперервного лиття.
Використання кількох малих--систем PSA потребує не лише великої кількості одиниць, але й значно збільшує витрати на обслуговування з часом. Кріогенний ASU, навпаки, може забезпечити одночасний вихід кисню, азоту та навіть аргону через один великий-блок потужності, забезпечуючи стабільність процесу, узгоджуючи його з довгостроковими-цілями енергоефективності великих металургійних заводів. Для металургійних проектів із річним обсягом виробництва понад один мільйон тонн кріогенні ASU стали галузевим стандартом.
Вугільно-хімічні та нафтохімічні проекти
Вугільно-хімічна та нафтохімічна промисловість є ще однією сферою, яка сильно залежить від кріогенних ASU.
Кисень і азот часто відіграють безпосередню роль у потоках основних реакцій у процесах вугілля-в-метанол, вугілля-в-олефіни, синтетичний аміак або процеси гідрування рафінування. Ці проекти зазвичай мають такі характеристики:
- Газопостачання не може бути перервано
- Вимоги до високого тиску газу
- Довгі операційні цикли-з безперервним виробництвом протягом усього року
- Висока чутливість до коливань чистоти
Велико{0}}газифікатори, зокрема, мають дуже суворі вимоги до потоку кисню та стабільності чистоти. Навіть короткочасні-коливання можуть вплинути на тепловий баланс усієї виробничої лінії.
Оскільки в кріогенних ASU використовується низько-температурна дистиляція, чистота продукту стабільніша. Крім того, вони можуть подавати кисень під високим{2}}тиском безпосередньо через внутрішнє стиснення рідкого кисню, зменшуючи енергію стиснення за потоком. Тому вони пропонують явні переваги у великих вугільно-хімічних проектах.
Проекти з-виплавки кольорових металів
-Виплавка кольорових металів-, таких як мідь, свинець, цинк і нікель-, також є важливою сферою застосування кріогенних ASU.
У -збагачених киснем процесах плавки стабільний кисень високої-чистоти значно покращує ефективність спалювання, скорочує цикли плавлення та зменшує питоме споживання енергії.
Для великих плавильних заводів система подачі кисню повинна не тільки забезпечувати високу швидкість потоку, але й забезпечувати:
- Тривала -стабільна робота
- Здатність витримувати коливання навантаження
- Одночасна подача газу на кілька етапів процесу
Кріогенні пристрої ASU працюють надійніше в таких безперервних умовах високого-навантаження. Крім того, пов’язані з ними азотні системи можна використовувати для захисту, продувки та безпечної ізоляції під час обслуговування обладнання. Для металургійних компаній, яким потрібне безперервне-виробництво протягом усього року, загальна експлуатаційна цінність кріогенної системи зазвичай набагато вища, ніж устаткування для вироблення газу з коротким{4}}циклом.
Нові енергетичні матеріали та проекти з виробництва фотоелектричної (PV) техніки
Зі швидким зростанням нової енергетичної промисловості попит на високо{0}}чисті промислові гази в таких секторах, як матеріали для літієвих батарей, фотоелектричні кремнієві матеріали та виробництво напівпровідників, постійно зростає.
Хоча споживання кисню на один об’єкт у цих галузях може бути не таким значним, як у металургійному виробництві, вони висувають суворіші вимоги до якості газу:
- Чистота азоту зазвичай потрібна на рівні 99,999%
- Надзвичайно низькі коливання подачі газу
- Відсутність забруднення маслом, водою або твердими частинками
- Системи повинні підтримувати стабільну роботу 24/7
Кріогенні ASU мають природні переваги в -постачанні азоту високої чистоти, що робить їх особливо придатними для моделей централізованого газопостачання на великих фотоелектричних базах, парках напівпровідників і промислових парках нових матеріалів. У порівнянні з декількома розподіленими генераторами азоту, централізоване кріогенне постачання газу забезпечує кращий контроль чистоти, узгодженість роботи та можливість масштабування в майбутньому.
Проекти централізованого газопостачання у великих хімічних промислових парках
В останні роки все більше індустріальних парків перейняли моделі централізованого газопостачання.
У цій моделі один великий газовий хаб повинен обслуговувати кілька заводів, постачаючи кисень, азот, аргон і навіть рідкі продукти. Такі проекти зазвичай стикаються з кількома проблемами:
- Різні вимоги користувачів
- Великі коливання пікового попиту на газ
- Необхідні кілька типів газу
- Очевидна потреба в майбутньому розширенні
Здатність кріогенних ASU до -розділення багатьох компонентів робить їх дуже придатними для централізованого газопостачання-на рівні парку. Завдяки належній конфігурації зберігання рідини, систем резервного копіювання та інтелектуального керування вони можуть підтримувати-тривале стабільне постачання газу багатьом користувачам. З точки зору рентабельності інвестицій, у міру збільшення попиту на газ собівартість виробництва одиниці газу кріогенних ASU стає більш конкурентоспроможною.
Як визначити, чи підходить проект для кріогенної ASU
З точки зору інженерної практики, якщо проект має наступні три характеристики, кріогенний ASU, як правило, варто віддати пріоритет:
- Велика потреба в газі – коли потреба в кисні або азоті досягає середнього---великого масштабу, економія масштабу кріогенних систем стає очевидною.
- Потрібна безперервна робота – заводи, які працюють цілодобово й без вихідних-, краще підходять для довгострокової-стабільної роботи кріогенних процесів.
- Високі вимоги до чистоти та стабільності – особливо для проектів, які потребують високо{0}}кисню, високо-азоту чи одночасного виробництва аргону, кріогенна технологія має очевидну перевагу.
Кріогенні установки поділу повітря не підходять для кожного промислового проекту. Однак для сценаріїв безперервного виробництва з високим-навантаженням, таких як сталеплавильна промисловість, хімічна промисловість вугілля,-виплавка кольорових металів, нові енергетичні матеріали та-масштабні газові центри промислових парків, вони часто є більш логічним вибором для довгострокової-операційної стратегії.
Від інвестицій у обладнання до експлуатаційних витрат протягом усього життєвого циклу та від чистоти газу до можливостей майбутнього розширення, систему газопостачання, справді придатну для велико-масштабних промислових проектів, ніколи не оцінюють лише за тим, «чи може вона виробляти газ», а за тим, «чи може вона надійно постачати газ протягом десяти чи навіть двадцяти років».
