تطبيق نظام الأكسجين VPSA في صناعة إنتاج الأسمنت للتحسين التكنولوجي

منذ عام 1985، تحتل الصين، كدولة رئيسية في تصنيع الأسمنت، المرتبة الأولى في العالم في إنتاج الأسمنت لمدة 37 عامًا متتالية. كما أصبحت صناعة الأسمنت أحد القطاعات الرئيسية المستهدفة للتحول نحو توفير الطاقة وخفض الانبعاثات نظرًا لخصائص استهلاكها العالي للطاقة. في عملية تصنيع الأسمنت، تشكل أفران الأسمنت، باعتبارها معدات التكليس الأساسية التي تعمل بالفحم، نسبة كبيرة من إجمالي استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون في مصنع الأسمنت. تعد تقنية الاحتراق المخصب بالأكسجين مشروعًا وطنيًا رئيسيًا للترويج لتوفير الطاقة وانخفاض انبعاثات الكربون في صناعة الأسمنت. إن ترقية نظام إمداد الهواء لأفران الأسمنت باستخدام هذه التقنية له تأثير إيجابي على أداء احتراق الوقود وإنتاج الكلنكر. VPSA (امتصاص الضغط المتأرجح بالفراغ) و مولدات الأكسجين بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) كان نظام توليد الأكسجين الخيار المفضل في مشاريع التجديد التكنولوجي هذه بسبب فترة البناء الأقصر، والقابلية للتكيف مع الحجم، والمرونة في التشغيل وسهولة البدء والإيقاف.

1. اتجاه تطبيق توليد الأكسجين VPSA للتحول التكنولوجي في صناعة إنتاج الأسمنت

في إنتاج الأسمنت، يمثل استهلاك الطاقة أكثر من 50% من إجمالي تكاليف التصنيع، وال

يمكن تطبيق تقنية توليد الأكسجين VPSA وPSA على أفران الأسمنت بمختلف السعات، مما يسمح بتطبيقات واحد إلى واحد أو واحد إلى متعدد. وهي تتمتع بمزايا واضحة في مشاريع التعديل الموفرة للطاقة مع دورة بناء أقصر، وتشغيل أكثر مرونة، وقدرة أفضل على التكيف مع تنظيم نسبة التحميل الجزئي.

2. تطبيق محطة أكسجين VPSA ثنائية البرج في مصنع أسمنت في كوريا

في عام 2021، كان مصنع أسمنت في كوريا الجنوبية يعتزم إجراء تحويل لفرن الأسمنت الخاص به باستخدام الاحتراق المُخصب بالأكسجين التكنولوجيا. نظرًا لهيكل الطاقة المحلي، يتم استيراد الفحم بشكل أساسي. لتقليل التكلفة بشكل أكبر، أصبح تعزيز الوقود البديل وتحسين كفاءة الاحتراق حاجة ملحة للتحسين التكنولوجي. نظرًا للمساحة المحدودة في المصنع، تبلغ المساحة المتاحة لمعدات الأكسجين 21.6 م × 25.4 م فقط، وإجمالي 7 نقاط استهلاك غاز موزعة بشكل متشتت نسبيًا. قرر مصنع الأسمنت اعتماد تقنية توليد الأكسجين VPSA من PKU Pioneer لتجديد نظام إمداد الغاز الحالي بعد مراجعة شاملة لعمليات فصل الهواء بالتبريد العميق والغشاء وVPSA. تبلغ سعة الأكسجين المطلوبة 5000 نيوتن متر مكعب³/ ساعة بنقاوة 90٪.

يعتمد مشروع التحويل وحدة أكسجين VPSA ثنائية البرج لترقية نظام إمداد الغاز الأصلي. بعد ضغطه إلى 150 كيلو باسكال، يتم إرسال الأكسجين المنتج الذي يتم الحصول عليه من نظام الأكسجين بضغط 20-30 كيلو باسكال وتدفق 5000 نيوتن متر مكعب³/ ساعة ونقاوة 90٪ إلى 7 أفران أسمنت بشكل واحد إلى متعدد ويتم التحكم فيه وضبطه عند كل نقطة غاز وفقًا لمتطلبات الأكسجين الفعلية.

مع اكتمال التحسين التكنولوجي، يعمل الأسمنت النظام بشكل مستقر بعد بدء تشغيل محطة توليد الأكسجين. انخفض استهلاك الفحم مقارنة بما كان عليه قبل التحسين عند استخدام الفحم المسحوق وحده كوقود بينما احترقت المواد البلاستيكية بشكل أكثر اكتمالاً في جو غني بالأكسجين وتحسنت الكفاءة الحرارية عند استخدام الوقود البديل. بالإضافة إلى ذلك، زاد إنتاج الكلنكر بنسبة تزيد عن 10٪ على أساس سنوي. مقارنة بمعايير الإنتاج الأصلية، أصبحت جميع أداءات التصنيع للأفران أكثر استقرارًا بعد التجديد. بعد التحول التكنولوجي، زادت نسبة الوقود البديل (النفايات البلاستيكية) المستخدمة، مما لم يقلل تكلفة الفحم فحسب، بل ساعد أيضًا في الحصول على إعانة إضافية من الحكومة بسبب التخلص من النفايات البلاستيكية، مما خفض بشكل كبير تكاليف الوقود الإجمالية. يحقق تعديل الاحتراق الغني بالأكسجين بواسطة تقنية توليد الأكسجين VPSA فوائد اقتصادية واضحة من خلال تقليل تكلفة الوقود لنظام إنتاج الأسمنت، وزيادة إنتاج الكلنكر، وتثبيت تشغيل الفرن.

3. خصائص ومزايا تقنية توليد الأكسجين VPSA

يعتمد هذا التحول التكنولوجي ممتص السرير الشعاعي من PKU Pioneer والجيل الثالث من منخل الأكسجين الجزيئي، وتتميز العملية بالخصائص التالية:

3.1 عملية بسيطة وسرعة في بدء التشغيل والإيقاف

تستخدم محطة أكسجين VPSA منافيخ ومضخات تفريغ لتغذية الهواء وسحبه على التوالي. يمكن توصيل أبراج الامتصاص بالتوازي معًا في اثنين أو أكثر وعادةً ما يمكن لوعاءين توليد الحد الأقصى من الأكسجين البالغ 7500 نيوتن متر مكعب³/ ساعة. يمكن تحقيق امتصاص الشوائب وتصريف الأكسجين المنتج من خلال معادلة الضغط، وتطهير الأكسجين، والضغط، والامتصاص، بينما يمكن تحقيق امتصاص الشوائب وتجديد الممتزات من خلال تقليل الضغط، والاستخلاص بالتفريغ، والتطهير. العملية الإجمالية بسيطة: مع درجة عالية من الأتمتة، يتم فتح وإغلاق الصمامات بواسطة التحكم في التسلسل الزمني. ويستغرق الأمر 15 دقيقة فقط للبدء في تلبية متطلبات الأكسجين مع تشغيل مرن وسهولة في بدء التشغيل والإيقاف.

3.2 تشغيل سهل وتنظيم مرن لنسبة التحميل الجزئي

يمكن ضبط وحدة أكسجين VPSA عن طريق تعيين خطوات التسلسل والتحكم في معلمات الصمام لتحقيق تعديل نسبة التحميل الجزئي ونقاوة الأكسجين. يمكن ضبط الحمل من 30٪ -100٪ والنقاوة من 70٪ -94٪ مع تغييرات طفيفة في استهلاك طاقة الأكسجين النقي.

3.3 تشغيل مستقر وتكلفة صيانة منخفضة

تؤدي معدات الطاقة لنظام الأكسجين (منفاخ الجذور، ومضخة التفريغ، وكذلك منفاخ التعزيز) إلى تشغيل أكثر استقرارًا وصيانة يومية أقل. بالإضافة إلى ذلك، فإن نظام التحكم المتقدم من PKU Pioneer بدرجة عالية من الأتمتة يمكن مؤسسات الإنتاج من عدم استثمار الكثير في تكاليف رأس المال التشغيلية والصيانة والتكاليف المدنية.

3.4 التشغيل في درجة حرارة عادية وأمان عالٍ

نظرًا لأن وحدة أكسجين VPSA تعمل في درجة حرارة الغرفة وضغط منخفض، فلن يكون هناك تركيز للأكسجين السائل والأسيتيلين مقارنة بوحدات ASU بالتبريد العميق، وبالتالي فهي تتمتع بأمان أعلى.

3.5 تكلفة تشغيل منخفضة

إجمالي استهلاك الطاقة للأكسجين النقي في محطات أكسجين VPSA وPSA أقل (0.29 ~ 0.33 كيلو وات ساعة / نيوتن متر مكعب³)، مما يؤدي إلى انخفاض إجمالي تكاليف التشغيل.

3.6 فترة بناء قصيرة وضوضاء منخفضة

يمكن استخدام الهيكل الفولاذي المتكامل المطحون بجدران عازلة للصوت تكون دورة بنائه أقصر من الورشة الخرسانية التقليدية. يتم تطبيق مواد عازلة للصوت مركبة لمعالجة تقليل الضوضاء ويكون الضوضاء على بعد 1 متر خارج المحطة ≤85 ديسيبل.

كنظام ملائم وفعال لتوليد الأكسجين، تعد محطة أكسجين VPSA وPSA أكثر فائدة في مشاريع التحول التكنولوجي لمطاحن الأسمنت بسبب فترة بنائها الأقصر وتشغيلها الأكثر مرونة. بعد تجديد نظام إمداد غاز الفرن الصناعي بواسطة تقنية الاحتراق الغني بالأكسجين مع طريقة توليد الأكسجين VPSA وPSA كأساس، يمكن تحقيق تحسين شامل لكفاءة احتراق الفحم المسحوق وإنتاج الكلنكر. في السياق العاجل لتوفير الطاقة وتقليل الانبعاثات، يمكن أن يؤدي تعزيز تطبيق تقنية الاحتراق الغني بالأكسجين على أنظمة إمداد غاز الأفران الصناعية إلى تحقيق تأثيرات أفضل لتوفير الطاقة وتقليل الكربون.

بصفتها أكبر مصنع ومورد لمحطات أكسجين VPSA وPSA في العالم، قامت PKU Pioneer ببناء أكثر من 300 نظام أكسجين للعملاء في أكثر من 10 دول. مع أعلى سعة تصل إلى 80,000 نيوتن متر مكعب³/ ساعة، تم تطبيق وحدات الأكسجين عالية الأداء لدينا في أكثر من 10 مجالات صناعية بما في ذلك الحديد والصلب، والمعادن غير الحديدية، وصناعة الزجاج، وحرق النفايات، وبطاريات الطاقة، وغيرها. لقد تلقينا تقديرًا عاليًا من المؤسسات الرائدة في كل مجال نظرًا للموثوقية الفائقة والاستقرار والسلامة بالإضافة إلى الخدمات المخلصة التي نقدمها.