Vakuum-Druckwechsel-Adsorption (VPSA)<\/u><\/strong><\/a> besteht aus einem Gebl\u00e4se, einer Vakuumpumpe, Umschaltventilen, Adsorptionst\u00fcrmen und Puffertanks. Druckluft von einem Roots-Gebl\u00e4se wird nach Entfernung von Staubpartikeln durch Filter im Einlassbereich in den Adsorptionsbeh\u00e4lter geleitet. Die Adsorber sind mit Adsorptionsmittel beladen. H2O, CO2 und eine kleine Menge anderer Gaskomponenten werden zun\u00e4chst adsorbiert, und N2 wird vom Sauerstoffmolekularsieb adsorbiert, w\u00e4hrend O2 (einschlie\u00dflich Ar) als nicht adsorbierte Komponente aus dem Auslass am Boden der Adsorber in die Pufferbeh\u00e4lter als Produktgas str\u00f6mt.<\/p>\nWenn das Adsorptionsmittel vollst\u00e4ndig mit N2 ges\u00e4ttigt ist, aktivieren die Umschaltventile die Vakuumpumpe, um den Adsorber (in entgegengesetzter Richtung zur Adsorption) zu evakuieren, und die adsorbierten H2O-, CO2-, N2- und anderen Gase werden an die Atmosph\u00e4re abgegeben, um das Adsorptionsmittel zu regenerieren.<\/p>\n
Zusammenfassend wird die Luft unter Druck durch die Filter vor dem Gebl\u00e4se zu den radialen Adsorptionsbeh\u00e4ltern geleitet, und die beiden radialen Adsorber arbeiten abwechselnd, um den Adsorptions- und Desorptionszyklus zu durchlaufen. Das erzeugte O2 gelangt in die Puffertanks, um den Druck zu stabilisieren, wodurch eine stabile Niederdruck-O2-Au\u00dfenversorgung entsteht.<\/p>\n
1.3 Technische Vorteile<\/p>\n
Die breite Anwendung der VPSA-Sauerstofferzeugung in der metallurgischen Industrie profitiert von ihren einzigartigen technischen und wirtschaftlichen Vorteilen gegen\u00fcber dem kryogenen Luftzerlegungsverfahren.<\/p>\n
(1) Einfacher und stabiler Prozess, weniger Zusatz- und bewegliche Ger\u00e4te, niedrigere Betriebs- und Wartungskosten.<\/p>\n
(2) Unabh\u00e4ngig integrierte Gesamtanlage, flexible Betriebs- und Produktionsweise, 50~100% Lastregelung zur Anpassung an Produktionsschwankungen, schnelles An- und Abfahren von nicht mehr als 30 min.<\/p>\n
(3) Kleinere Stellfl\u00e4che, geringere Investitionen. Durchflussraten von 2.000-15.000 Nm3<\/sup>\/h k\u00f6nnen die Anforderungen verschiedener Prozesse besser erf\u00fcllen. In den Industriesektoren Chinas wurden bereits gro\u00dftechnische VPSA-Sauerstoffanlagen von 20.000 Nm3<\/sup>\/h bis 50.000 Nm3<\/sup>\/h h\u00e4ufig eingesetzt.<\/p>\n(4) Niederdruck-O2 passt besser zum Niederdruck-Sauerstoffbedarf f\u00fcr die Verbrennung in den meisten metallurgischen Betrieben und spart gleichzeitig den Energieverbrauch von Kompressoren f\u00fcr Hochdruck-O2.<\/p>\n
(5) Niedrigere Sauerstoffproduktionskosten. Durch sauerstoffangereicherte oder oxyfuel-Verbrennungstechnologien kann Erdgas eingespart werden, um die Produktionskosten des Unternehmens effektiv zu senken. Die Kosten von etwa 0,2\uff5e0,3 \u00a5\/Nm3<\/sup> sind weit niedriger als die der traditionellen kryogenen Luftzerlegung mit 0,5 \u00a5\/Nm3<\/sup>.<\/p>\n2. Anwendungsbeispiel<\/p>\n
Ein Stahlunternehmen in China hat seine 3 Pfannenheizsysteme (120 t) umger\u00fcstet. Die bisherige erdgasbetriebene Verbrennung mit Luft wurde auf oxyfuel-Verbrennung umgestellt, d.h. das Erdgas wird mit 91% Sauerstoff aus einer VPSA-Sauerstoffanlage unterst\u00fctzt. Die Sauerstoffkapazit\u00e4t des VPSA-Sauerstofferzeugungssystems betr\u00e4gt 800 Nm3<\/sup>\/h mit einer Reinheit von \u226591%, unter Ber\u00fccksichtigung der gleichzeitigen Nutzung von 3 Pfannenheizern und der verf\u00fcgbaren Rest-O2-Zufuhr im Stahlwerk.<\/p>\n3. Wichtigste Umbauten<\/p>\n
(1) Umbau des Brenners und des Verbrennungssystems<\/p>\n
Der Brenner verwendet Hochgeschwindigkeits-Erdgas- und Sauerstoffd\u00fcsen. Es wird eine gestufte Sauerstoffzufuhr eingesetzt, einschlie\u00dflich einer zentralen Erdgasd\u00fcse, einer zentralen Prim\u00e4rsauerstoffzufuhr und einer exzentrischen Sekund\u00e4rsauerstoffzufuhr. Der Brenner ist integriert montiert mit einer Heizleistung von 2 MW, einer Nenndurchflussrate von Erdgas von 200 Nm3<\/sup>\/h und einem Heizwert von 33.440 kJ\/Nm3<\/sup>.<\/p>\nDas urspr\u00fcngliche Verbrennungssystem wurde umgebaut, indem das urspr\u00fcngliche Gebl\u00e4se und Rohrleitungssystem entfernt wurden, um ein neues Satz von Sauerstoffversorgungs-Regelventilen mit Durchflussregelventilen und Notabsperrventilen zu installieren, um die Sicherheit der Sauerstoffversorgung zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n
(2) Automatisierungssteuerungs-Upgrades<\/p>\n
Das urspr\u00fcngliche Steuerungssystem wird aufger\u00fcstet, um die Notfallwarnung, automatische Abschaltung oder Beheizung basierend auf der Steuerung des Erdgas- und Sauerstoff-Volumenverh\u00e4ltnisses zu realisieren.<\/p>\n
(3) Sonstige \u00c4nderungen<\/p>\n
Durch \u00c4nderung der Gr\u00f6\u00dfe und der Lastanforderungen des Brenners wurden die Struktur der Pfannenabdeckung, die Winden-Hubvorrichtung, das feuerfeste Material in der Pfannenabdeckung und die Dreharme entsprechend umgebaut.<\/p>\n
4. Wirkungsanalyse<\/p>\n
4.1 Energieeinsparung und Emissionsreduzierung<\/p>\n
Der durchschnittliche Erdgasverbrauch einer 120-t-Pfanne vor der Umstellung betr\u00e4gt 227 Nm3<\/sup>\/h. Nach der Umstellung sank er auf 131,6 Nm3<\/sup>\/h, was einer Einsparung von durchschnittlich 95,4 Nm3<\/sup>\/h (42%) entspricht, und 315,84 Nm3<\/sup>\/h O2-Verbrauch wurde gleichzeitig eingespart. Unter Ber\u00fccksichtigung einer j\u00e4hrlichen Nutzungsdauer von 6.000 h pro Pfannenbeheizungsanlage k\u00f6nnen 572.400 Nm3<\/sup> Erdgas pro Jahr eingespart werden. Unter Annahme eines Heizwerts von 33.440 kJ\/m\u00b3 f\u00fcr Erdgas3<\/sup>kann der Nutzer 654,1 t SKE\/a einsparen und 21.124,4 t\/a CO2-Emissionen reduzieren, d.h., 0,3 Nm\u00b33<\/sup> Erdgas k\u00f6nnen pro 1 Nm\u00b33<\/sup> in den Pfannenheizer eingeleitetem O2 eingespart werden, und 1,96 kg CO2-Emissionen k\u00f6nnen reduziert werden.<\/p>\n4.2 Wirtschaftliche Vorteile<\/p>\n
Bei Lieferung \u00fcber Pipelines betr\u00e4gt der durchschnittliche Preis f\u00fcr Erdgas \uffe53,5\/Nm\u00b33<\/sup> f\u00fcr das ganze Jahr, w\u00e4hrend der durch die VPSA-O2-Anlage gelieferte Sauerstoff nur \uffe50,4\/Nm\u00b33<\/sup> kostet, unter Ber\u00fccksichtigung von Betriebs-, Wartungs- und Personalkosten im Vergleich. Der durch die VPSA-Technologie erzeugte Sauerstoff betr\u00e4gt \u226591 %. Zur vollst\u00e4ndigen Verbrennung von Erdgas wird der Sauerstoffgehalt auf etwa 3 % geregelt und das Verh\u00e4ltnis von Sauerstoff zu Erdgas bei 2,4 gehalten. Daher betr\u00e4gt der durchschnittliche O2-Verbrauch nach der Umstellung 131,6 m\u00b3\/h \u00d7 2,4 = 315,84 m\u00b33<\/sup>\/h3<\/sup>\/h.<\/p>\nOhne Ber\u00fccksichtigung anderer Faktoren betragen die Sauerstoffkosten eines Heizers = 315,84 \u00d7 6.000 \u00d7 0,4 = \uffe5758.016\/a, das eingesparte Erdgas = 95,4 \u00d7 6.000 \u00d7 3,5 = \uffe52.003.400\/a, und der direkte wirtschaftliche Nutzen eines Heizers nach der Umstellung = eingesparte Erdgaskosten - Sauerstoffkosten = \uffe51.245.000\/a.<\/p>\n
5. Fazit<\/p>\n
(1) Die VPSA-Sauerstoffproduktion bietet gegen\u00fcber dem kryogenen Verfahren einzigartige technische Vorteile und ist besser an die Anforderungen eines niedrigen Sauerstoffverbrauchs mit variablen Lasten in der metallurgischen Industrie anpassbar. Sie tr\u00e4gt zur Senkung der Kosten und Risiken von Investitionen, Bauland, Betrieb und Wartung usw. bei und hilft den Nutzern, den bestehenden Produktionsprozess zu optimieren und zu modernisieren.<\/p>\n
(2) Bei Gesamtkosten der VPSA-Sauerstoffproduktion von etwa \uffe50,4\/Nm\u00b33<\/sup>spart 1 Nm\u00b33<\/sup> Sauerstoff bei Anwendung der oxyfuel-Verbrennung 0,3 Nm\u00b33<\/sup> Erdgas ein und reduziert etwa 1,96 kg CO2-Emissionen. Insgesamt k\u00f6nnen j\u00e4hrliche Produktionskosten von etwa \uffe51.245.000 eingespart werden, was zu erheblichen wirtschaftlichen und \u00f6kologischen Vorteilen f\u00fchrt.<\/p>\n(3) Derzeit betr\u00e4gt das Luft-zu-Gas-Verh\u00e4ltnis im Heizer 2,4 und der Rest-Sauerstoffgehalt im Rauchgas wird mit etwa 3 % gemessen. Angesichts der Verbrennungsrate und der Flammenausbreitungsgeschwindigkeit der sauerstoffangereicherten Verbrennung besteht noch Potenzial zur weiteren Optimierung des Sauerstoff-zu-Brennstoff-Verh\u00e4ltnisses.<\/p>\n
(4) Der Artikel analysiert die Koppelproduktion von VPSA-Sauerstoffanlagen und Pfannenheizsystemen. Die VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie wird auch in anderen Prozessen wie der sauerstoffangereicherten Verbrennung in Hoch\u00f6fen und der Elektrostahlerzeugung weit verbreitet eingesetzt. Sie ist f\u00fcr die Steigerung von Effizienz und Gewinn der Nutzer von Interesse.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Im Jahr 2020 betrug die Produktion von Rohstahl, Roheisen und Stahl in China 1.053 Millionen Tonnen, 887,52 Millionen Tonnen bzw. 1.324,89 Millionen Tonnen, was einem Anstieg von 5,2 %, 4,3 % bzw. 7,7 % im Jahresvergleich entspricht. Die Rohstahlproduktion machte 58 % der weltweiten Gesamtproduktion aus. Von 2011 bis 2020 stiegen Chinas verarbeitende Industrie und die Rohstahlproduktion j\u00e4hrlich...<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":1795,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_gspb_post_css":"","_kad_blocks_custom_css":"","_kad_blocks_head_custom_js":"","_kad_blocks_body_custom_js":"","_kad_blocks_footer_custom_js":"","_kad_post_transparent":"","_kad_post_title":"","_kad_post_layout":"","_kad_post_sidebar_id":"","_kad_post_content_style":"","_kad_post_vertical_padding":"","_kad_post_feature":"","_kad_post_feature_position":"","_kad_post_header":false,"_kad_post_footer":false,"_kad_post_classname":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-3085","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-uncategorized"],"acf":{"en-title":"","en-meta":"","en-content":"","es-title":"","es-meta":"","es-content":"","ru-title":"","ru-meta":"","ru-content":"","pt-title":"","pt-meta":"","pt-content":"","de-title":"","de-meta":"","de-content":"","th-title":"","th-meta":"","th-content":"","ja-title":"","ja-meta":"","ja-content":"","ko-title":"","ko-meta":"","ko-content":"","fr-title":"","fr-meta":"","fr-content":"","ar-title":"","ar-meta":"","ar-content":"","id-title":"","id-meta":"","id-content":""},"taxonomy_info":{"category":[{"value":1,"label":"Uncategorized"}]},"featured_image_src_large":["https:\/\/vpsatech.com\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/1705025532267430.jpg",567,330,false],"author_info":{"display_name":"yiyunyingalex","author_link":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/author\/yiyunyingalex\/"},"comment_info":0,"category_info":[{"term_id":1,"name":"Uncategorized","slug":"uncategorized","term_group":0,"term_taxonomy_id":1,"taxonomy":"category","description":"","parent":0,"count":193,"filter":"raw","cat_ID":1,"category_count":193,"category_description":"","cat_name":"Uncategorized","category_nicename":"uncategorized","category_parent":0}],"tag_info":false,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3085"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3280,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085\/revisions\/3280"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1795"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3085"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3085"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3085"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}