VPSA SAUERSTOFF: Schöne Sauerstoffversorgung für die Stahlherstellung im EAF

Hintergrund

Im Juli 2016 wurde von CCTV eine Nachricht ausgestrahlt, dass die Jiangsu Huada Steel Company minderwertigen Stahl herstellt, und danach konzentrierte sich die Regierung auf die Sanierung dieser Branche. Bis Ende Juni 2017 wurden mehr als 700 Unternehmen für minderwertigen Stahl geschlossen, und die Gesamtkapazität wurde dadurch um 0,14 Milliarden reduziert.

Mit der Umsetzung der Angebotsreform und der Kapazitätsreduzierungspolitik, insbesondere vor dem Hintergrund des Verbots von Unternehmen für minderwertigen Stahl, beginnt die Stahlindustrie wieder Gewinne zu erzielen, und der Preis für Stahlschrott erreicht den Tiefpunkt und steigt wieder an. Langfristig ist die Ausweitung des Kurzprozesses und die Reduzierung des Langprozesses eine wichtige Maßnahme für den Umweltschutz. Die Entwicklung der EAF-Stahlherstellungstechnologie ist eines der Ziele einer nachhaltigen Entwicklung für die Stahlindustrie.

Auf dieser Grundlage kommt der EAF wieder in Produktion, und in China nehmen neue Projekte zu. Gleichzeitig werden immer mehr neue Technologien und Verfahren in der Praxis angewendet, die zunehmend von Sauerstoff abhängig sind. Im EAF-Stahlherstellungsprozess wird Sauerstoff in vielen Bereichen eingesetzt: Sauerstoff-Öl-Zugabe, Sauerstoff-Brenndüse, Sekundärverbrennung, Flüssigeisenmischung usw. Sauerstoff spielt eine bedeutende Rolle bei der Verbesserung der Kapazität, der Verkürzung der Zykluszeit, der Aufrechterhaltung der Feuerfesttemperatur und der Reduzierung des Brennstoffverbrauchs. Daher ist die wirtschaftliche und stabile VPSA-Sauerstoffanlage die erste Wahl für EAF-Stahlunternehmen.

Sauerstoffbedarfssituation und SchmerzpunkteDie traditionelle Sauerstofferzeugungsmethode für EAF ist kryogen, auch Tieftemperaturfraktionierung genannt, die von Professor Linde entdeckt wurde. In der Realität ist es eine Verflüssigungstechnologie mit Maschinen, die Sauerstoff aus der Luft durch unterschiedliche Siedepunkte über Prozesse wie Gasverdichtung, Drosselexpansion oder adiabatische Expansion, Kühlung usw. trennt.

Es gibt mehrere Merkmale der Kryotechnik: hohe Reinheit, hoher Stromverbrauch. Mit zunehmender Kapazität betragen die Kosten für einen Kubikmeter Sauerstoff 0,3 bis 1,0 CNY. Gleichzeitig hat die EAF-Stahlherstellung einen ungleichmäßigen Sauerstoffbedarf, während die Kryotechnik gleichmäßig ist. Daher wird im kryogenen Prozess überschüssig produzierter Sauerstoff an die Luft abgegeben, und die Rate liegt bei etwa 10%, sogar 20%.

Mit dem Aufschwung der EAF-Stahlherstellung in den letzten zwei Jahren gibt es immer noch viele EAF-Unternehmen, die unter Sauerstoffmangel leiden. Diese Unternehmen müssen über einen langen Zeitraum flüssigen Sauerstoff kaufen, um ihre eigenen Anlagen Sauerstoffanlage zu bauen. Aufgrund der hohen Nachfrage nach Sauerstoff in der Stahlindustrie betragen die Kosten für Sauerstoff 1200 bis 3000 CNY pro Tonne, das sind 1,7 bis 4,3 CNY pro Kubikmeter Sauerstoff, was viel teurer ist als der Durchschnitt in der Stahlindustrie.

Für bestimmte Stahlunternehmen, unter der Politik des Umweltschutzes und der Einschränkung der Stromversorgung, kann ihre Sauerstoffanlage unerwartet den Betrieb einstellen, wodurch die Produktion in eine peinliche Situation gerät. Das An- und Abfahren einer kryogenen Sauerstoffanlage dauert mindestens 2 bis 3 Tage, daher ist es keine gute Option für Unternehmen unter einer solchen Politik.

Im Vergleich zur Kryotechnik hat VPSA die folgenden Vorteile: niedriger Stromverbrauch, kurze An- und Abfahrzeit, flexible Laststeuerung, was den Anforderungen der EAF-Stahlherstellung am besten entspricht.

Merkmale der VPSA-SauerstofftechnologieDie VPSA-Sauerstofftechnologie trennt Sauerstoff von Stickstoff durch die Anziehungskraft von Zeolith-Adsorptionsmitteln auf Stickstoff aufgrund der starken Reaktion zwischen Zeolith und Stickstoffmolekül, wobei Sauerstoff durch das Adsorptionsmittel strömt. Diese Technologie wurde in den 1950er Jahren von Praxair erfunden, und bis heute ist China unter der Förderung der Beijing Peking University Pioneer Technology Company zum größten Markt für VPSA geworden.

Eine VPSA-Sauerstoffanlage besteht hauptsächlich aus einem Antriebssystem (Gebläse, Vakuumpumpe, PLC-System) und einem Adsorptionssystem. Die Rohmaterialluft wird nach Entstaubung durch einen Filter in einen Adsorptionsbehälter eingespeist. Die Behälter sind mit Adsorptionsmitteln bestückt. Nach der Vorbehandlung werden Wasser, Kohlendioxid und geringe Anteile anderer Bestandteile in der Luft adsorbiert, und später wird Stickstoff durch das Zeolith-Adsorptionsmittel adsorbiert. In diesem Prozess strömen Sauerstoff und Argon durch das Adsorptionsmittel und werden im Puffertank angereichert. Die Sauerstoffreinheit kann zwischen 50% und 93% eingestellt werden.

Wenn dieser Prozess bis zu einem bestimmten Grad fortschreitet, erreicht die Adsorption den Sättigungspunkt, an dem die Vakuumpumpe den Behälter evakuiert (umgekehrter Prozess zur Adsorption). Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff und andere geringe Bestandteile werden in die Luft desorbiert, und das Adsorptionsmittel wird regeneriert. Ein solcher Prozess wird automatisch von einem PLC-System gesteuert.

Vorteile der VPSA-Sauerstofftechnologie1. Niedriger Stromverbrauch, und pro Kubikmeter Sauerstoff kostet 0,2 CNY.
2. Niedrige Wartungskosten für das Antriebssystem (Gebläse und Vakuumpumpe), da es sich um Verdrängermaschinen ohne Öl handelt. Es ist einfach zu warten.
3. Hohe automatische Steuerung. Das Antriebssystem läuft synchron mit dem Adsorptionssystem, und ein Knopf startet die Anlage. Zwei Arbeiter pro Schicht, kein Arbeiter im Dienst.
4. Flexibler Abwärtsbetrieb. Das Abwärtsverhältnis kann durch Zeitsequenz zwischen 50% und 100% eingestellt werden.
5. Schnelles An- und Abfahren. Die Anlage kann 20 Minuten nach dem Start Sauerstoff produzieren.
6. Kurze Bauzeiten. Vakuumpumpe und Gebläse sind konventionelle Geräte, daher dauert es in der Regel 6 Monate vom Bau bis zur Sauerstoffproduktion.

Anwendung der VPSA-SauerstofftechnologieChinesische EAF-Anlagen haben begonnen, kryogene Anlagen oder Flüssigsauerstofftanks durch VPSA-Sauerstoffanlagen zu ersetzen. Die Zhejiang Wantai Special Steel Company, die Zunyi Changling Special Company, die Luzhou Yixin Steel Company und die Chizhou Guichi Guihang Metal Company haben in den letzten Jahren ihre ursprünglichen Sauerstoffanlagen durch VPSA-Sauerstoffanlagen ersetzt.

Die VPSA-Sauerstofftechnologie kann Sauerstoff mit 93% Reinheit produzieren, daher machen sich einige EAF-Unternehmen Sorgen, dass diese Reinheit niedrig und nicht geeignet für die Herstellung von Sonderstahl ist. Tatsächlich sind die Anfangsprozesse der gewöhnlichen Stahlherstellung und der Sonderstahlherstellung gleich, wobei einige Elemente in den Ofen gegeben werden, um die Zusammensetzung des Sonderstahls zu ändern, und dann wird Sauerstoff in den Ofen zur Entkohlung eingeleitet. Schließlich wird Stahl produziert, und es besteht kein Sauerstoffbedarf in der Feinraffination. Daher sind die Essenzen der Sonderstahlherstellung und der gewöhnlichen Stahlherstellung die gleichen.

Im produzierten Sauerstoffgas befinden sich 3% Stickstoff und 4% Argon, daher befürchten einige EAF-Unternehmen, dass Stickstoff die Spezifikation von Sonderstahl beeinflussen könnte. Tatsächlich gibt es keine bestimmte Anforderung an den Stickstoffgehalt in legiertem Stahl, wie Federstahl, Wälzlagerstahl und nahtlosen Stahlrohren, insbesondere keine Anforderung bei gewöhnlichem Stahl. Zu viel Stickstoff kann zu einem übermäßigen Stickstoffgehalt bei kältebeständigem Stahl führen (China hat eine spezifische Anforderung von 70 ppm für den Stickstoffgehalt in kältebeständigem Stahl, wie Stahl, der in Ölquellen für Schiffe verwendet wird). Allerdings stellen so viele EAF-Stahlunternehmen keinen solchen kältebeständigen Stahl her, daher hat die VPSA-Sauerstofftechnologie großes Potenzial.

Nach ausreichender Datenanalyse gibt es auch reichhaltige Erfahrungen mit der Sauerstoffanwendung im EAF. Das amerikanische Unternehmen Praxair hat nach langen Untersuchungen nachgewiesen, dass die VPSA-Sauerstofftechnologie im EAF-Prozess keinen Stickstoffgehalt im flüssigen Stahl erhöht. 60% bis 70% der EAF-Anlagen verwenden die VPSA-Sauerstofftechnologie für die Stahlherstellung, und bis heute verwenden fast 100 EAF-Anlagen weltweit die VPSA-Sauerstofftechnologie für die Stahlherstellung. Es hat sich gezeigt, dass die VPSA-Sauerstofftechnologie die Anforderungen der EAF-Stahlherstellung erfüllen kann.

Firmenvorstellung

Beijing Peking University Pioneer Technology Co., Ltd. (im Folgenden als "PIONEER" bezeichnet) ist der Peking-Universität angeschlossen und hauptsächlich im Design und der Herstellung von PSA-Gastrennungstechnologie und -ausrüstung sowie von zugehörigen Adsorbentien