PKU Pioneer: Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und CO2-Reduzierung durch VPSA/PSA-Gaszerlegungstechnologie

Vom 14. bis 17. August 2024 veranstaltete die Chinesische Gesellschaft für Metalle (CSM) in Baotou die 2024 Nationale Metallurgische Energie- und Umweltproduktionstechnik-Konferenz und das High-End-Forum für grüne, kohlenstoffarme Metallurgie. Der Schwerpunkt lag auf "Wissenschaftlicher Schadstoffreduktion, Energieeinsparung, CO2-Reduzierung und effizienter Synergie für grüne Entwicklung". Die Konferenz betonte den Austausch und die Diskussion von Technologien, Verfahren und Geräten im Zusammenhang mit grüner, kohlenstoffarmer Entwicklung, Kostensenkung, sauerstoffangereicherter Verbrennung, Entschwefelung, Kohlenstoffabscheidung und -nutzung, Schadstoffreduktion und Senkung der Umweltkosten. PKU Pioneer verfolgt die grüne Entwicklung der Stahlindustrie genau und präsentierte auf der Konferenz als qualitativ hochwertiger Anbieter von Gaszerlegungstechnologie in der Stahlindustrie einen technischen Bericht mit dem Titel "Industrielle Erforschung von kostengünstiger Sauerstoffanreicherung im Hochofen, Gasreinigung im Stahlwerk und hochwertiger Nutzung".
Zhang Yi, der Direktor des Umweltproduktionsgeschäfts bei PKU Pioneer, hielt den technischen Bericht
Derzeit ist der Stahlmarkt mit erheblichen Angebots-Nachfrage-Ungleichgewichten konfrontiert, und die Stahlpreise bleiben niedrig. Einige Produktkategorien erleben intensive interne Konkurrenz, was zu einem Rückgang der Branchengewinne im Jahresvergleich und zu Rückgängen bei Produktion, Preis und Gewinn führt. Unter diesen neuen Gegebenheiten konzentrieren sich die Stahlwerke auf Energieeinsparung, Effizienzsteigerung und Kostensenkung sowie auf die dringende Notwendigkeit, Wege zur Senkung der Produktions- und Umweltbetriebskosten zu finden, während die Anforderungen internationaler Standards erfüllt werden. Zhang Yi, der Direktor des Umweltproduktionsgeschäfts bei PKU Pioneer, präsentierte in seinem technischen Bericht Lösungen zur Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und CO2-Reduzierung.
1. Energieeinsparung: Sauerstoffanreicherung im Hochofen
In den letzten 20 Jahren hat sich Chinas VPSA (Vakuum-Druckwechseladsorption) Sauerstofferzeugungstechnologie rasant entwickelt, was China zum am weitesten verbreiteten Anwendungsland der Welt macht. Vor 20 Jahren konnte die VPSA-Technologie nur einen Sauerstoffstrom von 1.000 Normkubikmetern³/h erzeugen. Dank kontinuierlicher technologischer Weiterentwicklungen können die VPSA-Sauerstoffanlagen von PKU Pioneer nun stabil Sauerstoffbedarfe von bis zu 80.000–100.000 Normkubikmetern³/h decken, die bereits in mehreren Stahlunternehmen ausgereift im Einsatz sind.
Neben der Sauerstoffanreicherung von Hochöfen war die Aufrüstung der sauerstoffangereicherten und Sauerstoff-Brennstoff-Verbrennung in Walzwerk-Wärmöfen in den letzten Jahren ebenfalls ein heißes Thema in der Branche. Die VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie eignet sich für Wärmöfen, insbesondere unter Produktionsbedingungen, in denen die Anforderungen an die Sauerstoffreinheit nicht hoch sind, der Turn-Down-Bedarf erheblich ist und eine kostengünstige Sauerstoffversorgung benötigt wird.
Im Vergleich zu herkömmlichen kryogenen Luftzerlegungs-Sauerstofferzeugungsanlagen reduziert die VPSA-Sauerstofferzeugung den Energieverbrauch, die Gesamtinvestition und die Betriebs- und Wartungskosten erheblich und unterstützt Stahlunternehmen bei der Erreichung einer wirtschaftlichen Sauerstoffversorgung, Produktionskapazitätserweiterung, Energieeinsparung und Effizienzsteigerung.
2. Emissionsreduzierung: Feine Entschwefelung von Stahlproduktionsgasen
Mit der Umstellung auf ultra-niedrige Emissionen in Stahlunternehmen, die zu einem viel diskutierten Thema geworden ist, ist die feine Entschwefelung von Hochofengas (BFG) und Koksofengas (COG) eine politische Anforderung zur Kontrolle von SO2 an der Quelle. Am Beispiel von PKU Pioneer, das 2022 ein feines Entschwefelungssystem für zwei 1.200 m³ Hochöfen bei Baotou Steel Wanten gebaut hat, mit einem gesamten Hochofengasvolumen von 600.000 Normkubikmetern³/h, wurde der Schwefelgehalt am Eingang des feinen Entschwefelungssystems in Echtzeit überwacht, mit COS um 120 mg/Nm³ und H2S um 20 mg/Nm³. Nach der Behandlung durch das Entschwefelungssystem von PKU Pioneer lag der Gesamtschwefelgehalt am Ausgang unter 20 mg/Nm³ und blieb über längere Zeiträume stabil unter 10 mg/Nm³ . Der Prozess des feinen Entschwefelungssystems zeichnet sich durch eine hohe Entschwefelungsgenauigkeit aus, wobei das von PKU Pioneer eigenständig entwickelte hocheffiziente Entschwefelungsmittel eine lange Lebensdauer von 8-11 Monaten erreicht.
3. CO2-Reduzierung: Co-Produktion von Stahl und Chemikalien
Die bei der Stahlproduktion anfallenden Nebengase umfassen hauptsächlich Gichtgas, Konvertergas und Koksofengas, die zusammen als Hüttengase bezeichnet werden. Die wirksamen Bestandteile dieser Gase sind CO, H2 und CH4, die derzeit hauptsächlich zur Stromerzeugung verbrannt werden. Der Kern der kohlenstoffarmen Nutzung besteht darin, die chemischen und reduzierenden Eigenschaften der Hüttengase zu nutzen und gleichzeitig ihre Verwendung als Brennstoff zu minimieren. Derzeit konzentrieren sich die erfolgreichen Beispiele Chinas für die kohlenstoffarme Nutzung von Hüttengasen hauptsächlich auf deren chemische Eigenschaften, bekannt als Kokproduktion von Stahl und Chemikalien in der Stahlindustrie.
Das verfeinerte Management von Shiheng Special Steel ist in der chinesischen Stahlindustrie weithin anerkannt. Während des wirtschaftlichen Abschwungs, als die gesamte Branche allgemein weit verbreitete Gewinnrückgänge oder Verluste verzeichnete, gelang es Shiheng Special Steel, einen Gewinn von über 28 US-Dollar pro Tonne Stahl aufrechtzuerhalten. Im Jahr 2018 wurde die Kokproduktionslinie für Stahl und Chemikalien von Shiheng Special Steel offiziell in Betrieb genommen. Diese wandelt Konvertergas als Einsatzstoff mithilfe der Hüttengas-Nutzungstechnologie von PKU Pioneer in das Produktionsmaterial für 200.000 Tonnen Ameisensäure pro Jahr um. Das Ameisensäureprodukt ist von hoher Qualität und Rentabilität, und gleichzeitig wurden die Kohlenstoffemissionen um 320.000 Tonnen pro Jahr reduziert. Das Projekt hat sich zu einem typischen Vorzeigeprojekt für die Kokproduktion von Stahl und Chemikalien entwickelt und viele Stahlunternehmen zu Besuchen und Benchmarking-Austauschen angezogen.
Stahl- und Chemie-KoproduktionAls neues Modell für die gekoppelte Entwicklung und Kreislaufwirtschaft für Stahlunternehmen eröffnet es neue Geschäftsfelder und Investitionskanäle für Stahlwerke. Mit signifikanten Kohlenstoffreduktionseffekten hilft es nicht nur, ultra-niedrige Emissionen zu erreichen, sondern auch die Emissionen von SO2, NOx und Staub weiter zu kontrollieren. Die Kokproduktion von Stahl und Chemikalien ist ein neuartiges Modell zur Integration der Ressourcennutzung, zur Reduzierung des Primärenergieverbrauchs und zur Verringerung der Schadstoffemissionen als praktikabler Ansatz für querschnittliche Kopplung, grüne Entwicklung und Vorteile der Kreislaufwirtschaft.
Experten sind der Ansicht, dass sich die chinesische Stahlindustrie auf grüne Brennstoffe konzentrieren und gleichzeitig an den Quell-, Prozess- und Endindustrien arbeiten sollte, um "3 Transformationen" zu erreichen. An der Quelle sollten saubere Energie und hochwertigere Rohstoffe eingesetzt werden, um mehr grüne Brennstoffe zu verwenden. Während des Prozesses sollten die Ofenstruktur und die Produktionsprozesse optimiert werden, einschließlich der Herstellung neuer Ofentypen, der Einführung von Kurzlichtbogenofen-Stahlherstellung und neuer Verfahren wie der Elektrolyse-Eisenerzeugung. Am Ende sollte die Behandlung und Nutzung von sekundären festen Abfällen durch Entschwefelung und Denitrifikation verstärkt werden.
Daher sind die Verbesserung der Qualität und Effizienz der vorgelagerten sauerstoffangereicherten Hochofeneisenerzeugung, die Implementierung einer vorgeschalteten Feinentschwefelung des Hochofengases in der Mittelstufe oder die Reinigung von nachgelagerten Hüttengasen zur Erzielung einer Kokproduktion von Stahl und Chemikalien allesamt praktikable Wege, die Stahlunternehmen unter den Zielen der doppelten Kohlenstoffreduktion effektiv erkunden können.
Als weltweit führender Anbieter von VPSA/PSA-Gastrennungslösungen hat PKU Pioneer über 80 führende Eisen- und Stahlwerke bedient. Durch die Bereitstellung von VPSA/PSA-Sauerstofferzeugungsanlagen haben wir den Benutzern erfolgreich zu einer kosteneffizienten industriellen Sauerstoffversorgung für Hochöfen und Lichtbogenöfen verholfen. Darüber hinaus haben viele Stahlhersteller die PSA-CO und H2-Anlagen von PKU Pioneer übernommen, um hochreines CO (95-99,9%) und H2-Gas (bis zu 99,999%) aus Hüttengasen für die Synthese verschiedener chemischer Produkte wie Ethylenglykol, Ameisensäure, Essigsäure, Essigsäureanhydrid, Butanol, 1-Octanol, Polycarbonat, Toluylendiisocyanat (TDI), Dimethylformamid (DMF) und Dimethylcarbonat (DMC) zu gewinnen. Durch umfangreiche technische Erfahrung und kontinuierliche Innovationen wird PKU Pioneer weiterhin seinen Beitrag zur grünen und nachhaltigen Entwicklung der weltweiten Stahlindustrie leisten.