PKU Pioneer: تحقيق توفير الطاقة وخفض الانبعاثات وتقليل الكربون من خلال تقنية فصل الغاز VPSA/PSA

من 14 إلى 17 أغسطس 2024، عقدت الجمعية الصينية للمعادن (CSM) مؤتمر 2024 الوطني لتقنيات الإنتاج المتعلقة بالطاقة وحماية البيئة المعدنية والمنتدى رفيع المستوى حول المعادن الخضراء منخفضة الكربون في باوتو. ركز المؤتمر على "تقليل التلوث العلمي، وتوفير الطاقة، وتقليل الكربون، والتآزر الفعال من أجل التنمية الخضراء"، وشدد على تبادل ومناقشة التقنيات والعمليات والمعدات المتعلقة بالتنمية الخضراء منخفضة الكربون، وخفض التكاليف، والاحتراق المعزز بالأكسجين، وإزالة الكبريت، واحتجاز الكربون واستخدامه، وتقليل التلوث، وخفض تكاليف حماية البيئة. تتابع PKU Pioneer عن كثب التنمية الخضراء لصناعة الصلب، وقدمت تقريرًا تقنيًا بعنوان "الاستكشاف الصناعي لإثراء الأكسجين منخفض التكلفة في الفرن العالي، وتنقية غاز مصنع الصلب والاستخدام عالي القيمة" في المؤتمر كمورد عالي الجودة لتقنية فصل الغاز في صناعة الصلب.
Zhang Yi، مدير أعمال الإنتاج البيئي في PKU Pioneer يقدم التقرير التقني
حاليًا، يواجه سوق الصلب اختلالات كبيرة في العرض والطلب، مع بقاء أسعار الصلب منخفضة. تشهد بعض فئات المنتجات منافسة داخلية شديدة، مما يؤدي إلى انخفاض سنوي في أرباح الصناعة وهبوط في الإنتاج والسعر والأرباح. في ظل هذه الظروف الجديدة، تركز مصانع الصلب على توفير الطاقة وتحسين الكفاءة وخفض التكاليف، فضلاً عن الحاجة الملحة لاستكشاف طرق لتقليل تكاليف الإنتاج والتشغيل البيئي مع تلبية متطلبات المعايير الدولية. قدم Zhang Yi، مدير أعمال الإنتاج البيئي في PKU Pioneer، حلولاً لتوفير الطاقة وخفض الانبعاثات وتقليل الكربون خلال تقريره التقني.
1. توفير الطاقة: إثراء الأكسجين في الفرن العالي
في العشرين عامًا الماضية، شهدت تقنية توليد الأكسجين VPSA (امتصاص الضغط المتأرجح بالفراغ) تطورًا سريعًا في الصين، مما جعلها الدولة الأكثر تطبيقًا لهذه التقنية في العالم. قبل عشرين عامًا، كانت تقنية VPSA قادرة فقط على توليد تدفق أكسجين يبلغ 1,000 نانومتر مكعب³/ساعة. مع التكرارات التكنولوجية المستمرة، يمكن الآن لوحدات أكسجين VPSA من PKU Pioneer تلبية متطلبات الأكسجين العالية بشكل ثابت والتي تصل إلى 80,000~100,000 نانومتر مكعب³/ساعة، والتي تم استخدامها بالفعل بشكل ناضج في العديد من شركات الصلب.
بالإضافة إلى إثراء الأكسجين في أفران الصهر، فإن تطوير احتراق الأكسجين المُثرى واحتراق الوقود بالأكسجين في أفران إعادة تسخين درفلة الصلب كان أيضًا موضوعًا ساخنًا في الصناعة في السنوات الأخيرة. تقنية توليد الأكسجين VPSA مناسبة لأفران إعادة التسخين، خاصة في ظروف الإنتاج حيث تكون متطلبات نقاء الأكسجين منخفضة، وتكون متطلبات نسبة التخفيض كبيرة، وتكون هناك حاجة لتوريد أكسجين منخفض التكلفة.
مقارنةً بمعدات توليد الأكسجين بالتقطير المبرد التقليدية، يقلل توليد الأكسجين VPSA بشكل كبير من استهلاك الطاقة والاستثمار الإجمالي وتكاليف التشغيل والصيانة، مما يوفر الدعم لشركات الصلب لتحقيق توريد أكسجين اقتصادي، وتوسيع القدرة الإنتاجية، والحفاظ على الطاقة، وتحسين الكفاءة.
2. خفض الانبعاثات: إزالة الكبريت الدقيق لغاز إنتاج الصلب
مع تحول التعديلات فائقة الانبعاثات المنخفضة في شركات الصلب إلى موضوع واسع النقاش، أصبحت إزالة الكبريت الدقيق لغاز فرن الصهر (BFG) وغاز فرن فحم الكوك (COG) مطلبًا سياسيًا للتحكم في SO₂ من المصدر. على سبيل المثال، قيام PKU Pioneer ببناء نظام إزالة كبريت دقيق لفرنين صهر بسعة 1200 متر مكعب³ في باوتو ستيل وانتن في عام 2022، بحجم إجمالي لغاز فرن الصهر يبلغ 600,000 نيوتن متر مكعب³/ساعة، حيث تم مراقبة محتوى الكبريت عند مدخل نظام إزالة الكبريت الدقيق في الوقت الفعلي، مع COS حوالي 120 مجم/نيوتن متر مكعب³ وH₂S حوالي 20 مجم/نيوتن متر مكعب³. بعد المعالجة بواسطة نظام إزالة الكبريت من PKU Pioneer، كان محتوى الكبريت الكلي عند المخرج أقل من 20 مجم/نيوتن متر مكعب³ وظل مستقرًا <10 مجم/نيوتن متر مكعب³ لفترات طويلة. تتميز عملية نظام إزالة الكبريت الدقيق بدقة عالية في إزالة الكبريت، حيث يحقق عامل إزالة الكبريت عالي الكفاءة الذي طورته PKU Pioneer ذاتيًا عمر خدمة طويل يتراوح بين 8-11 شهرًا.
3. تقليل الكربون: الإنتاج المشترك للصلب والمواد الكيميائية
تشمل الغازات الثانوية الناتجة عن عملية إنتاج الصلب بشكل رئيسي غاز فرن الصهر (BFG) وغاز فرن الأكسجين الأساسي (BOFG) وغاز فرن فحم الكوك (COG)، والتي يشار إليها مجتمعة باسم غازات مصنع الصلب. المكونات الفعالة لهذه الغازات هي CO وH₂ وCH₄، والتي يتم حرقها حاليًا بشكل أساسي لتوليد الطاقة. جوهر الاستخدام منخفض الكربون هو الاستفادة من الخصائص الكيميائية والاختزالية لغازات صناعة الصلب مع تقليل استخدامها كوقود. حاليًا، تتضمن حالات النجاح في الصين لاستخدام غازات صناعة الصلب منخفض الكربون بشكل أساسي خصائصها الكيميائية، والمعروفة باسم الإنتاج المشترك للصلب والمواد الكيميائية في صناعة الصلب.
الإدارة المحسّنة لشركة شيهينج ستيل معترف بها على نطاق واسع في صناعة الصلب في الصين. خلال الانكماش الاقتصادي عندما تشهد الصناعة بأكملها عمومًا انخفاضات أو خسائر واسعة النطاق في الأرباح، تمكنت شيهينج ستيل من الحفاظ على ربح يزيد عن 28 دولارًا لكل طن من الصلب. في عام 2018، تم تشغيل خط الإنتاج المشترك للصلب والمواد الكيميائية لشركة شيهينج ستيل رسميًا، والذي يحول غاز فرن الأكسجين الأساسي (BOFG)، كمادة خام، إلى مادة إنتاج لـ 200,000 طن من حمض الفورميك سنويًا من خلال تقنية استخدام غاز مصنع الصلب من PKU Pioneer. منتج حمض الفورميك عالي الجودة ومربح، وتم تقليل انبعاثات الكربون بمقدار 320,000 طن سنويًا في نفس الوقت. أصبح المشروع نموذجًا نموذجيًا للإنتاج المشترك للصلب والمواد الكيميائية وجذب العديد من شركات الصلب للزيارة من أجل تبادل المقارنات المرجعية.
الإنتاج المشترك للصلب والمواد الكيميائية، كنموذج جديد للتطوير المترابط والاقتصاد الدائري لشركات الصلب، يفتح مجالات أعمال جديدة وقنوات استثمارية لمصانع الصلب. مع تأثيرات كبيرة في تقليل الكربون، يساعد ليس فقط في تحقيق انبعاثات فائقة الانخفاض ولكن أيضًا في التحكم بشكل أكبر في انبعاثات SO₂ وNOx والغبار. الإنتاج المشترك للصلب والمواد الكيميائية هو نموذج جديد لتكامل استغلال الموارد، وتقليل استهلاك الطاقة الأولية، وتقليل انبعاثات التلوث كنهج عملي للاقتران عبر القطاعات، والتنمية الخضراء، وفوائد الاقتصاد الدائري.
يعتقد الخبراء أن صناعة الصلب في الصين يجب أن تركز على الوقود الأخضر، وفي نفس الوقت العمل على المصدر والعملية والصناعات النهائية لتحقيق "3 تحولات". في المصدر، استخدام الطاقة النظيفة وترقية المواد الخام لاعتماد المزيد من الوقود الأخضر. أثناء العملية، تحسين هيكل الفرن وعمليات الإنتاج، بما في ذلك تصنيع أنواع جديدة من الأفران، واعتماد صناعة الصلب بالقوس الكهربائي القصير والعمليات الجديدة مثل صناعة الحديد بالتحليل الكهربائي. في النهاية، تعزيز معالجة واستخدام النفايات الصلبة الثانوية عن طريق إزالة الكبريت وإزالة النتروجين.
لذلك، فإن تحسين جودة وكفاءة صناعة الحديد في فرن الصهر المُثري بالأكسجين في المنبع، وتنفيذ إزالة الكبريت الدقيق في منتصف التيار لغاز فرن الصهر، أو تنقية غازات مصنع الصلب في المصب لتحقيق الإنتاج المشترك للصلب والمواد الكيميائية، كلها مسارات قابلة للتطبيق لشركات الصلب لاستكشافها بفعالية في ظل أهداف الكربون المزدوجة.
كمزود رائد لحلول فصل الغاز VPSA/PSA على مستوى العالم، خدمت PKU Pioneer أكثر من 80 من أفضل مصانع الحديد والصلب. من خلال تقديم محطات توليد الأكسجين VPSA/PSA، ساعدنا المستخدمين بنجاح في تحقيق توريد أكسجين صناعي فعال من حيث التكلفة لأفران الصهر وأفران القوس الكهربائي. أيضًا، اعتمد العديد من صانعي الصلب على PSA-CO و محطات H₂ من PKU Pioneer لتنقية غاز أول أكسيد الكربون عالي النقاء (95-99.9%) وغاز H₂ (حتى 99.999%) من غازات مصنع الصلب لتخليق منتجات كيميائية مختلفة مثل جلايكول الإيثيلين، وحمض الفورميك، وحمض الأسيتيك، وأنهيدريد الأسيتيك، والبيوتانول، و1-أوكتانول، والبولي كربونات، وثنائي إيزوسيانات التولوين (TDI)، وثنائي ميثيل فورماميد (DMF)، وثنائي ميثيل كربونات (DMC). من خلال الخبرة الهندسية الغنية والابتكارات المستمرة، ستواصل PKU Pioneer تقديم مساهماتها في التنمية الخضراء والمستدامة لصناعة الصلب العالمية.