{"id":3163,"date":"2020-01-16T00:00:00","date_gmt":"2020-01-16T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/new.ezask.cn\/news-information\/an-economic-analysis-of-vpsa-oxygen-plant-for-bf-enriched-oxygen-combustion-supporting-in-steel-mills\/"},"modified":"2026-04-21T09:40:58","modified_gmt":"2026-04-21T09:40:58","slug":"an-economic-analysis-of-vpsa-oxygen-plant-for-bf-enriched-oxygen-combustion-supporting-in-steel-mills","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vpsatech.com\/de\/news-information\/an-economic-analysis-of-vpsa-oxygen-plant-for-bf-enriched-oxygen-combustion-supporting-in-steel-mills.html","title":{"rendered":"Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse einer VPSA-Sauerstoffanlage 6.000 Nm<sup>3<\/sup>\/h, 100 % f\u00fcr unterst\u00fctzende sauerstoffangereicherte Verbrennung in Stahlwerken"},"content":{"rendered":"<p>Vakuum-Druckwechseladsorptionsanlagen werden zur Erzeugung von Sauerstoff mit Reinheiten zwischen 80-94 % eingesetzt. Das technische Prinzip besteht darin, den Sauerstoff aus der Luft unter Nutzung der unterschiedlichen Selektivit\u00e4t von Adsorbentien f\u00fcr Sauerstoff und Stickstoff zu trennen. Anlagen, die diese Art des nichtkryogenen Sauerstofferzeugungsprozesses verwenden, k\u00f6nnen als VPSA- (Vakuum-Druckwechseladsorption), VSA- (Vakuumwechseladsorption) oder PVSA-Systeme (Druck-Vakuum-Wechseladsorption) bezeichnet werden. Die in diesem Artikel erw\u00e4hnte Vakuum-Druckwechseladsorptionstechnologie wird alle durch VPSA repr\u00e4sentiert.<\/p>\n<p>Der Prozess der VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie ist nach jahrzehntelanger Entwicklung relativ ausgereift. Es wurde ein Wandel vom urspr\u00fcnglichen Axialfluss-Bettadsorber mit calciumhaltigem Adsorbens zum Radialadsorptionsbeh\u00e4lter mit lithiumhaltigem Adsorbens vollzogen. Die maximale Kapazit\u00e4t von Doppelbeh\u00e4lter-Anlagen erreicht heute 6.000 Nm<sup>3<\/sup>\/h f\u00fcr 100 % Sauerstoffprodukt. Diese Anlagen eignen sich aufgrund ihrer relativ geringen Kosten, hohen Sicherheit, kurzen Bauzeit und einfachen Wartung besonders gut zur Sauerstoffversorgung als unterst\u00fctzende Ausr\u00fcstung von Hoch\u00f6fen oder Elektro\u00f6fen in Eisen- und Stahlwerken. Gleichzeitig bietet die VPSA-Technologie f\u00fcr den Energiesektor mit ihrem einfachen Anfahren und der schnellen Lastanpassung gro\u00dfe Vorteile bei der Regulierung des gesamten Sauerstoffbedarfs, der Reduzierung der Sauerstoffabgabe und der weiteren Senkung der Produktionskosten. Zusammenfassend ist die VPSA-Technologie die erste Wahl f\u00fcr Eisen- und Stahlunternehmen zur Sauerstofferg\u00e4nzung, wenn Stickstoff ausreichend durch kryogene Luftzerlegung bereitgestellt wird.<\/p>\n<p>Im Jahr 2008 schloss die Anshan Baode Iron and Steel Co., Ltd. einen Kaufvertrag \u00fcber eine VPSA-Sauerstoffanlage (7.500 Nm<sup>3<\/sup>\/h, 80%) mit der Beijing Peking University Pioneer Technology Co., Ltd. f\u00fcr einen Hochofen zur Eisenherstellung. Die Anlage wurde erfolgreich in Betrieb genommen und arbeitet seitdem stabil. Der Hochofen liefert eine Sauerstoffanreicherungsrate von 2,38%, eine Produktionssteigerung von etwa 8,5%, ein Kohleeinblasverh\u00e4ltnis von 145 kg\/Tonne Eisen und eine Reduzierung des Koksverh\u00e4ltnisses um 5%. Im August 2017 und September 2018 wurde eine VPSA-Sauerstoffanlage mit einer Kapazit\u00e4t von 7.500 Nm<sup>3<\/sup>\/h und einer Reinheit von 80%\uff086.000 Nm<sup>3<\/sup>\/h, 100%\uff09wurde nacheinander f\u00fcr den Hochofen bereitgestellt, w\u00e4hrend die Sauerstoffanreicherungsrate des Hochofens auf 4,38% anstieg und das Koksverh\u00e4ltnis um 10% reduziert wurde, wodurch beeindruckende wirtschaftliche Vorteile erzielt wurden.<\/p>\n<p>In den letzten Jahren hat die VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie in China eine rasche Entwicklung durchlaufen und zeigt folgende offensichtliche Vorteile:<\/p>\n<p>Zun\u00e4chst einmal halten die Zuverl\u00e4ssigkeit und die lange Lebensdauer der VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie dem Test der Zeit stand. Die VPSA-Sauerstoffanlage, die die Anshan Baode Iron and Steel Co., Ltd. im Jahr 2008 eingesetzt hat, hat bislang nicht an Leistung verloren, und ihr Energieverbrauch ist auf dem urspr\u00fcnglichen Niveau geblieben.<\/p>\n<p>Zweitens erfordert die VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie nur Stromversorgungsger\u00e4te wie ein Gebl\u00e4se, eine Vakuumpumpe, einen Elektromotor und pneumatische Ventile, sodass kein zus\u00e4tzliches Personal erforderlich ist, da die kosteneffizienten Komponenten relativ wartungsfreundlich sind.<\/p>\n<p>Drittens ist eine hohe Sicherheit gew\u00e4hrleistet. Die VPSA-Sauerstoffanlage injiziert angereicherten Sauerstoff vor dem Gebl\u00e4se ohne Druckbeaufschlagung in den Hochofen. Durch eine relativ gro\u00dfz\u00fcgige Betriebsumgebung werden versteckte Sicherheitsrisiken vermieden und das Management vereinfacht.<\/p>\n<p>Die beiden VPSA-Sauerstoffgeneratoren von vor etwa zehn Jahren haben, wie aus dem tats\u00e4chlichen Betrieb ersichtlich, Konfigurationsanpassungen und andere wesentliche \u00c4nderungen erfahren. Die spezifischen Parameter sind in der folgenden Tabelle aufgef\u00fchrt:<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td>\n<\/td>\n<td>Alte Anlage<\/td>\n<td>Neue Anlage<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Kaufzeitpunkt<\/td>\n<td>2008<\/td>\n<td>2018<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Bauzyklus<\/td>\n<td>6 Monate<\/td>\n<td>5,5 Monate<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Kapazit\u00e4t<\/td>\n<td>7.500 Nm<sup>3<\/sup>\/h<\/td>\n<td>7.500 Nm<sup>3<\/sup>\/h<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Reinheit<\/td>\n<td>80%<\/td>\n<td>80%<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Reinsauerstoffkapazit\u00e4t<\/td>\n<td>6.000 Nm<sup>3<\/sup>\/h<\/td>\n<td>6.000 Nm<sup>3<\/sup>\/h<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Antriebsger\u00e4te<\/td>\n<td>2 Roots-Gebl\u00e4se<br \/>2 Roots-Vakuumpumpen<br \/>4 Elektromotoren<\/td>\n<td>1 Roots-Gebl\u00e4se<br \/>1 Roots-Vakuumpumpe<br \/>1 zweiachsiger Verl\u00e4ngerungsmotor<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Adsorberanzahl<\/td>\n<td>5<\/td>\n<td>2<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Adsorbertyp<\/td>\n<td>Axialdurchfluss<\/td>\n<td>Radialdurchfluss<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Anzahl pneumatischer Absperrklappen<\/td>\n<td>38<\/td>\n<td>26<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Lebensdauer der Dichtringe der Ventile<\/td>\n<td>1 Million Mal<\/td>\n<td>2 Millionen Mal<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Fernservice<\/td>\n<td>Nein<\/td>\n<td>Ja<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Stromverbrauch<\/td>\n<td>0,36 \u00b1 0,02 kWh\/Nm<sup>3<\/sup><\/td>\n<td>0,32 \u00b1 0,02 kWh\/Nm<sup>3<\/sup><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Betriebspersonal<\/td>\n<td>1Mehr als die urspr\u00fcngliche Luft<br \/>Trennungsoperatoren<\/td>\n<td>Keiner hinzugef\u00fcgt<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>F\u00fcr die Lastanpassung ben\u00f6tigte Zeit<\/td>\n<td>30min<\/td>\n<td>15~20min<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Mit seiner mehr als zehnj\u00e4hrigen schnellen Entwicklung hat die VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie erhebliche Verbesserungen in ihrer Konfiguration und ihrem Verfahren erfahren. Gem\u00e4\u00df der Analyse der obigen Tabelle zeigt sich die Verfahrensverbesserung wie folgt:<\/p>\n<p>1. Reduzierung der Anzahl rotierender Anlagen<\/p>\n<p>Im Vergleich zu fr\u00fcheren Anlagen gleicher Kapazit\u00e4t enth\u00e4lt sie wesentlich weniger Antriebsger\u00e4te, Elektromotoren und Ventile, was den Wartungsaufwand erheblich reduziert und indirekt auch die Arbeits- und Wartungskosten senkt. Durch die verbesserte Leistung des Adsorptionsmittels wurde die Kapazit\u00e4t pro Tonne um \u00fcber 20 % erh\u00f6ht. Zudem wurde der axiale Absorptionsbeh\u00e4lter zu einem Radialstr\u00f6mungsbeh\u00e4lter umgebaut, sodass sich die gesamte innere Raumstruktur grundlegend ver\u00e4ndert hat. Die Herstellung von Adsorptionsmittel und Adsorbern hat international Spitzenniveau erreicht, und all diese Optimierungen f\u00fchren zu einer vereinfachten Konfigurationsauswahl und geringeren Investitionen.<\/p>\n<p>2. Verringerung der Ausfallrate und Erh\u00f6hung der Lebensdauer<\/p>\n<p>In der gesamten Anlage ist der normale Betrieb der Ventile eine wichtige Voraussetzung f\u00fcr den kontinuierlichen Systembetrieb, w\u00e4hrend die Ventile die Hauptkomponenten sind, die leicht ausfallen. Die Kernwartungsarbeit f\u00fcr die 2008 hergestellte VPSA-Sauerstoffanlage lag bei den Ventilen. Im Durchschnitt m\u00fcssen die Dichtringe etwa einmal pro Jahr ausgetauscht werden. Die Anzahl der Ventile in Sauerstoffanlagen aus dem Jahr 2017 wurde um 30 % reduziert, wobei der Durchmesser vergr\u00f6\u00dfert wurde, was die Gesamtwartung erheblich verringert. Nicht zuletzt wird die Ausfallrate weiter gesenkt. Gleichzeitig verl\u00e4ngerte das verbesserte Material der Dichtringe die Austauschh\u00e4ufigkeit der Ventile auf durchschnittlich etwa 18 Monate (d. h., obwohl die Laufzeit der Dichtringe verdoppelt wurde, wird der Absorptionszyklus verk\u00fcrzt und die Schalth\u00e4ufigkeit erh\u00f6ht).<\/p>\n<p>3. Senkung des Stromverbrauchs<\/p>\n<p>Der Stromverbrauch ist der wichtigste Indikator zur Bewertung der fortschrittlichen Leistung von VPSA-Sauerstofferzeugern. Durch den Einsatz neuer Adsorptionsmittel und radialer Adsorber wurde der Stromverbrauch um 10 % gesenkt. 1 Nm<sup>3<\/sup> Reinsauerstoff kann etwa 0,04 kWh Strom einsparen, berechnet auf Basis von 6.000 Nm<sup>3<\/sup>\/h. Bei einer angenommenen j\u00e4hrlichen Betriebsdauer von 8.400 Stunden k\u00f6nnen erhebliche Kosteneinsparungen von etwa 29 Millionen Dollar erzielt werden.<\/p>\n<p>4. Fernwartung<\/p>\n<p>Die Forderung nach \u201eintelligenter Fertigung\u201c hat die Integration von Chinas fortschrittlicher Fertigungstechnologie mit der Informatisierung vorangetrieben. Das Remote-Datenanalysesystem Pioneer Cloud Service ist eine neue praktische Funktion, die in die Sauerstoffanlage integriert ist. Die Betriebsdaten werden in Echtzeit \u00fcber das spezifische System an den Kunden \u00fcbertragen, dann vergleicht das System diese Daten mit der Standardkurve unter normalen Betriebsbedingungen und pr\u00e4sentiert einen visualisierten Ergebnisbericht. Bei Abweichungen wird sofort ein Alarm ausgel\u00f6st, um die Bediener bei der Durchf\u00fchrung von Justierungen und Wartungsarbeiten zu leiten, wodurch die Stabilit\u00e4t weiter erh\u00f6ht, unbekannte Risiken vermieden und versteckte Probleme so schnell wie m\u00f6glich beseitigt werden.<\/p>\n<p>5. Sonstiges<\/p>\n<p>Auch bei den Absorptionsbeh\u00e4ltern, der Fl\u00e4che und dem Adsorptionsmittel werden Reduzierungen erzielt. Die Lastanpassung wird einfacher und schneller.<\/p>\n<p>Kurz gesagt, die Vakuum-Druckwechsel-Adsorptions-Sauerstofferzeugungstechnologie hat die Vorteile eines niedrigen Stromverbrauchs, hoher Zuverl\u00e4ssigkeit, einfacher Bedienung und Wartung sowie schneller Lastanpassung. Daher wird ihr Anwendungsbereich erheblich erweitert. Ein umfassender Bezug auf die VPSA-Technologieanwendungen in Stahlwerken verschiedener L\u00e4nder hilft der chinesischen Stahlindustrie, die Produktionskosten besser zu senken und die Unternehmensgewinne zu verbessern, wodurch die Marktwettbewerbsf\u00e4higkeit der Stahlunternehmen gefestigt und gesteigert wird.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Vakuum-Druckwechsel-Adsorptionsanlagen werden zur Erzeugung von Sauerstoff mit Reinheiten zwischen 80 % und 94 % eingesetzt. Das technische Prinzip besteht darin, den Sauerstoff in der Luft durch die unterschiedliche Selektivit\u00e4t der Adsorptionsmittel f\u00fcr Sauerstoff und Stickstoff abzutrennen. 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