30.000 Nm³/h PSA-Sauerstoff-Upgrade-Projekt

PKU Pioneer ermöglicht Energieeffizienz-Upgrade eines Stahlwerks: 30.000 Nm³/h PSA-Sauerstoffprojekt erfolgreich abgeschlossen

28. November 2025 – Ein halbes Jahr ist vergangen, seit die modernisierte PSA-Sauerstofferzeugungsanlage der Zhuhai Yueyufeng Iron and Steel Co., Ltd. (nachfolgend „Yueyufeng Steel“ genannt) offiziell in Betrieb genommen wurde. Die optimierte PSA-Sauerstoffanlage hat kontinuierlich stabile Sauerstoffversorgung für die Sauerstoffanreicherung im Hochofen bereitgestellt und die Produktionseffizienz des Stahlwerks erheblich gesteigert.

Im Juni 2025 wurde das Energieeffizienzverbesserungs- und Umrüstungsprojekt der 30.000 Nm³/h (7.500×4 Nm³/h) PSA-Sauerstofferzeugungseinheit von Yueyufeng Steel, das von der Beijing Peking University Pioneer Technology Corporation Ltd. (nachfolgend „PKU Pioneer“ genannt) durchgeführt wurde, erfolgreich abgeschlossen. Durch systematische technische Optimierung konnte das Problem der kontinuierlichen Leistungsminderung der ursprünglichen Einheit gelöst werden. Nach der Umrüstung übertreffen die Leistungsindikatoren der Einheit die Auslegungswerte bei weitem, und der Stromverbrauch für die Reinsauerstoffproduktion wurde erheblich gesenkt, was dem Kunden erhebliche wirtschaftliche Vorteile brachte. Nach der Inbetriebnahme des Projekts bedankte sich Yueyufeng Steel ausdrücklich bei PKU Pioneer und würdigte dessen technische Stärke und Servicequalität.

Projek

Die vier PSA-Sauerstofferzeugungssysteme von Yueyufeng Steel mit jeweils 7.500 Nm³/h (80 % Reinheit), die 2018 in Betrieb genommen wurden, stammten von einem Sauerstofferzeugungshersteller mit unzureichender Erfahrung. Bereits innerhalb von fünf Jahren traten eine Reihe von Problemen auf, darunter häufige Schäden an den Luftkissen im Adsorptionsturm, ein Rückgang der Sauerstoffausbeute um mehr als 30 % und ein Anstieg des Stromverbrauchs um 20 bis 30 %. Die Ursachen dieser Störungen blieben jedoch ungeklärt.

Im Januar 2025 entschied sich Yueyufeng Steel nach mehreren Untersuchungen für eine Zusammenarbeit mit PKU Pioneer und leitete die Umrüstung der Einheiten 3 und 4 ein. Während der Projektdurchführung führten technische Experten von PKU Pioneer gründliche Vor-Ort-Untersuchungen durch und erstellten einen maßgeschneiderten, stufenweisen Umrüstungsplan für den Kunden. Die Umrüstung der beiden Einheiten wurde innerhalb von zwei Monaten abgeschlossen, und beide Einheiten wurden auf Anhieb erfolgreich in Betrieb genommen. Ihre Leistungsindikatoren übertrafen nicht nur die Anforderungen des Kunden bei weitem, sondern lagen auch über dem ursprünglichen Auslegungsniveau der Einheiten.

Aufgrund der bemerkenswerten Ergebnisse der Umrüstung der beiden Einheiten wurde im April 2025 ein weiterer Vertrag über die Umrüstung der Einheiten 1 und 2 unterzeichnet. Um den Umrüstungsfortschritt zu beschleunigen, blieb das technische Team von PKU Pioneer vor Ort, um die Geräte in Betrieb zu nehmen und die Einhaltung der Leistungsanforderungen durch Echtzeit-Datenüberwachung sicherzustellen. Schließlich wurde im Juni 2025 die vollständige Systemmodernisierung der PSA-Sauerstofferzeugungsanlage realisiert, die eine stabile Sauerstoffversorgung für die Hochofen-Sauerstoffanreicherung gewährleistet und den Produktionsbedarf des Kunden deckt.

Technologischer Durchbruch: Tiefgreifende Analyse führt zu systematischen Lösungen

Durch eine eingehende Analyse der Betriebsdaten und der Prozessauslegung des ursprünglichen Sauerstofferzeugungssystems identifizierte das technische Team von PKU Pioneer, dass die Kernprobleme auf mehrere technische Mängel zurückzuführen waren. Die Überlagerung verschiedener Einflussfaktoren führte zu einem kontinuierlichen Rückgang der Sauerstoffproduktionsindikatoren, einem erhöhten Energieverbrauch und steigenden Kosten.

Erstens musste die Struktur des Adsorptionsturms modifiziert werden. Der ursprüngliche Radialbett-Adsorptionsturm der Sauerstofferzeugungsanlage wies Konstruktionsfehler in seiner Abdichtungsvorrichtung auf. Die Sanierung behandelte das Problem der Molekularsieb-Leckage im Inneren des Adsorptionsturms. Bei Druckwechseladsorptions-(PSA)-Sauerstofferzeugungsanlagen ist die Gewährleistung der Langzeitstabilität der Adsorptionsmittel die Prozessgrundlage für eine Lebensdauer von über 10 Jahren.

Zweitens beeinflussen die Leistungskennzahlen der Adsorptionsmittel die Gesamtleistung der Anlage. Die Adsorptionsmittel in der alten Anlage wiesen unterschiedliche Grade an Zermahlung und hohe Abriebraten auf. Das Sanierungsprojekt verwendete das hocheffiziente lithiumbasierte Adsorptionsmittel PU-8, dessen Stickstoff-Sauerstoff-Trennkoeffizient und Festigkeit deutlich höher sind als die gewöhnlicher Adsorptionsmittel. In Kombination mit einer einzigartigen Gasverteilungstechnologie wurde die Lebensdauer der Adsorptionsmittel verlängert und der Bettwiderstand verringert, was die Sauerstoffproduktion pro Zeiteinheit erhöhte. Nach der Sanierung stieg die tatsächliche Leistung der Sauerstofferzeugungsanlage um mehr als 10 %, und die Reduzierung des Stromverbrauchs übertraf das erwartete Ziel um 20 %.

Drittens wirken sich wichtige Hilfsgeräte auf die Betriebssicherheit der Anlage aus. Die Ventile der alten Anlage wiesen Probleme wie falsche Auswahl, Materialfehler sowie Verschleiß und Verformung von Komponenten auf. Unter PSA-Sauerstofferzeugungsbedingungen schalten die Ventile mit einer hohen Frequenz von durchschnittlich einmal alle 30 Sekunden, was erhebliche Verbesserungen der Haltbarkeit und unterstützende Aufrüstungen erfordert. Während der Sanierung modifizierte und ersetzte PKU Pioneer die problematischen Ventile vollständig und rüstete sie mit Spezialventilen aus, die für PSA-Bedingungen geeignet sind.

Schließlich beeinträchtigte das unangemessene Design des intelligenten Steuerungssystems die Leistungsoptimierung. Die Entwicklung eines optimierten, effizienten, voll funktionsfähigen und anwendbaren PLC-Steuerungsprogramms ist eine wichtige technische Garantie für den sicheren, stabilen und langfristig zuverlässigen Betrieb von PSA-Sauerstofferzeugungsanlagen. Basierend auf den Anlagenparametern entwickelte und optimierte PKU Pioneer die Programmsteuerungslogik, die eine schnelle adaptive Anpassung der Anlage und eine Optimierung der Energieeffizienz ermöglicht und sicherstellt, dass die Sauerstofferzeugungsanlage stets auf einem stabilen Niveau mit niedrigem Energieverbrauch arbeitet.

Projekterkenntnisse: Technische Stärke schafft Kernwettbewerbsfähigkeit

Die erfolgreiche Inbetriebnahme der vier Sauerstofferzeugungsanlagen von Yueyufeng Steel löste nicht nur das Problem der Sauerstoffversorgung für die Hochöfen, sondern wurde auch zu einem weiteren Referenzprojekt von PKU Pioneer in der Eisen- und Stahlindustrie. Als führendes Unternehmen in der Druckwechseladsorptions-Sauerstofferzeugungstechnologie ist sich PKU Pioneer der entscheidenden Rolle von Prozessdetails für die Anlagenleistung bewusst: Die optimierte Konstruktion der Adsorptionsturmstruktur, die präzise Steuerung der Molekularsiebfüllung und die Betriebsbedingungsanpassung der Ventilauswahl – diese technischen Schlüsseldetails beeinflussen direkt die Energieeffizienz und Lebensdauer der Anlage.

Gestützt auf die wissenschaftlichen Forschungsvorteile der Peking University hat PKU Pioneer in den letzten 26 Jahren kontinuierlich die Grundlagenforschung zur Druckwechseladsorptionstechnologie vertieft. Das Unternehmen hat seine technischen Integrationsfähigkeiten über die gesamte Wertschöpfungskette, die „Planung – Fertigung – Betrieb – Wartung“ umfasst, voll ausgeschöpft und mit führenden Unternehmen der Eisen- und Stahl- sowie der chemischen Industrie bei der Erforschung grüner Gastechnologien zusammengearbeitet. Das Unternehmen ist bestrebt, jedes Ingenieurprojekt zu einem Branchenmodell zu machen und die qualitativ hochwertige Entwicklung der Druckwechseladsorptionsbranche zu fördern.