{"id":3085,"date":"2024-01-12T00:00:00","date_gmt":"2024-01-12T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/new.ezask.cn\/news-information\/application-of-vpsa-oxygen-generation-technology-in-ladle-heating\/"},"modified":"2026-04-21T09:06:21","modified_gmt":"2026-04-21T09:06:21","slug":"application-of-vpsa-oxygen-generation-technology-in-ladle-heating","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/news-information\/application-of-vpsa-oxygen-generation-technology-in-ladle-heating.html","title":{"rendered":"Aplicaci\u00f3n de la tecnolog\u00eda de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA en el calentamiento de cucharas"},"content":{"rendered":"

En 2020, la producci\u00f3n de acero bruto, arrabio y acero de China fue de 1.053 millones de toneladas, 887,52 millones de toneladas y 1.324,89 millones de toneladas respectivamente, lo que representa aumentos interanuales del 5,2%, 4,3% y 7,7%. La producci\u00f3n de acero bruto represent\u00f3 el 58% de la producci\u00f3n total mundial. De 2011 a 2020, las industrias manufactureras de China y la producci\u00f3n de acero bruto aumentaron anualmente en un promedio del 7,9% y 5,1%, apoyando el desarrollo de alta calidad de la econom\u00eda china. Aunque el consumo total de energ\u00eda por tonelada de acero de China disminuy\u00f3 de 920 kgce\/t en 2000 a 567 kgce\/t en 2017, el consumo de energ\u00eda de la industria del acero a\u00fan representa entre el 20 y 25% del total de los sectores industriales y el 15% del valor total nacional. Las emisiones de carbono de la industria del acero de China representan el 15% del total, lo que la convierte en el mayor emisor de carbono entre las 31 categor\u00edas de industrias manufactureras.<\/p>\n

A medida que los problemas ambientales y clim\u00e1ticos globales se vuelven cada vez m\u00e1s prominentes en los \u00faltimos a\u00f1os, se han planteado serios desaf\u00edos a las empresas sider\u00fargicas y metal\u00fargicas de todo el mundo en cuanto a la producci\u00f3n respetuosa con el medio ambiente y el ahorro de energ\u00eda. Muchas empresas en China est\u00e1n explorando nuevas medidas de producci\u00f3n ecol\u00f3gicas y de ahorro de energ\u00eda en el contexto del \"objetivo de doble carbono\" de \"pico de carbono y neutralidad de carbono\". Se han llevado a cabo un gran n\u00famero de estudios te\u00f3ricos y pruebas industriales en combusti\u00f3n enriquecida con ox\u00edgeno y oxicombusti\u00f3n<\/u><\/strong><\/a>, lo que plantea la preocupaci\u00f3n sobre las fuentes y la econom\u00eda del ox\u00edgeno para las empresas.<\/p>\n

1. Tecnolog\u00eda de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA<\/p>\n

1.1 Descripci\u00f3n del proceso<\/p>\n

VPSA es un proceso de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno mediante adsorci\u00f3n presurizada y desorci\u00f3n al vac\u00edo. Dependiendo de la capacidad de adsorci\u00f3n del tamiz molecular de ox\u00edgeno para diferentes gases en el aire, el N2 en el aire se adsorbe mediante presurizaci\u00f3n para generar O2. El adsorbente se regenera despu\u00e9s de la desorci\u00f3n al vac\u00edo de N2, logrando as\u00ed el suministro estable de ox\u00edgeno. Cuando el aire comprimido pasa a trav\u00e9s del adsorbente (tamiz molecular de zeolita), una gran cantidad de N2 es capturada y adsorbida mientras que las mol\u00e9culas de ox\u00edgeno se separan de las mol\u00e9culas de nitr\u00f3geno. Cuando la presi\u00f3n disminuye, el N2 adsorbido por el tamiz molecular de zeolita se libera para regenerar el tamiz molecular. En la operaci\u00f3n pr\u00e1ctica, dado que la capacidad de adsorci\u00f3n del adsorbente para Ar y O2 es b\u00e1sicamente la misma, la pureza del O2 recolectado por el proceso VPSA es inferior al 95% con Ar y N2 no siendo completamente adsorbidos.<\/p>\n

1.2 Flujo t\u00e9cnico<\/p>\n

Adsorci\u00f3n por oscilaci\u00f3n de presi\u00f3n al vac\u00edo (VPSA)<\/u><\/strong><\/a> se compone de un soplador, una bomba de vac\u00edo, v\u00e1lvulas de conmutaci\u00f3n, torres de adsorci\u00f3n y tanques de compensaci\u00f3n. El aire comprimido por el soplador Roots se alimenta al recipiente de adsorci\u00f3n despu\u00e9s de eliminar las part\u00edculas de polvo mediante filtros en la zona de entrada. Los adsorbentes est\u00e1n cargados con adsorbente. H2O, CO2 y una peque\u00f1a cantidad de otros componentes gaseosos se adsorben primero y el N2 es adsorb<\/p>\n

Cuando el adsorbente est\u00e1 completamente saturado con N2, las v\u00e1lvulas de conmutaci\u00f3n activan la bomba de vac\u00edo para evacuar el absorbedor (en direcci\u00f3n opuesta a la adsorci\u00f3n) y el H2O, CO2, N2 y otros gases adsorbidos se ventilan a la atm\u00f3sfera para regenerar el adsorbente.<\/p>\n

Resumiendo lo anterior, el aire se env\u00eda a los recipientes de adsorci\u00f3n radial bajo presi\u00f3n a trav\u00e9s de los filtros antes del soplador, y los dos absorbedores radiales trabajan alternativamente para completar el ciclo de adsorci\u00f3n y desorci\u00f3n. El O2 generado ingresa a los tanques de compensaci\u00f3n para estabilizar la presi\u00f3n, formando as\u00ed un suministro externo estable y de baja presi\u00f3n de O2.<\/p>\n

1.3 Ventajas T\u00e9cnicas<\/p>\n

La amplia aplicaci\u00f3n de la generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA en la industria metal\u00fargica se beneficia de sus ventajas t\u00e9cnicas y econ\u00f3micas \u00fanicas en comparaci\u00f3n con el proceso criog\u00e9nico de separaci\u00f3n de aire.<\/p>\n

(1) proceso simple y estable, menos equipos auxiliares y m\u00f3viles, menor costo de operaci\u00f3n y mantenimiento.<\/p>\n

(2) conjunto completo integrado de forma independiente, operaci\u00f3n y producci\u00f3n flexibles, regulaci\u00f3n de carga del 50~100% para adaptarse a las fluctuaciones de producci\u00f3n, arranque y parada r\u00e1pidos en no m\u00e1s de 30 minutos.<\/p>\n

(3) menor superficie ocupada, menor inversi\u00f3n. Caudal de 2,000-15,000 Nm3<\/sup>\/h puede satisfacer mejor las necesidades de diferentes procesos. En los sectores industriales de China, unidades de ox\u00edgeno VPSA a gran escala que van desde 20,000 Nm3<\/sup>\/h hasta 50,000 Nm3<\/sup>\/h ya se han aplicado com\u00fanmente.<\/p>\n

(4) El O2 a baja presi\u00f3n se adapta mejor a la demanda de ox\u00edgeno a baja presi\u00f3n para la combusti\u00f3n en la mayor\u00eda de las empresas metal\u00fargicas y ahorra simult\u00e1neamente el consumo de energ\u00eda de los compresores utilizados para el O2 a alta presi\u00f3n.<\/p>\n

(5) Menor costo de producci\u00f3n de ox\u00edgeno. Se puede ahorrar gas natural mediante tecnolog\u00edas de combusti\u00f3n enriquecida con ox\u00edgeno o de oxicombusti\u00f3n para reducir efectivamente el costo de producci\u00f3n de la empresa. Su costo de aproximadamente \u00a50.2\uff5e0.3\/Nm3<\/sup> es mucho m\u00e1s bajo que el de la separaci\u00f3n criog\u00e9nica de aire tradicional de \u00a50.5\/Nm3<\/sup>.<\/p>\n

2. Caso de Aplicaci\u00f3n<\/p>\n

Una empresa sider\u00fargica en China reform\u00f3 sus 3 sistemas de calentamiento de cucharas (120 t). La combusti\u00f3n anterior de gas natural con aire se actualiz\u00f3 a oxicombusti\u00f3n, es decir, el gas natural es asistido por ox\u00edgeno al 91% suministrado por una unidad de ox\u00edgeno VPSA. La capacidad de ox\u00edgeno del sistema de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA es de 800 Nm3<\/sup>\/h con una pureza de \u226591% teniendo en cuenta el uso simult\u00e1neo de 3 calentadores de cuchara y el ox\u00edgeno residual disponible en la acer\u00eda.<\/p>\n

3. Principales Renovaciones<\/p>\n

(1) Renovaci\u00f3n del Quemador y del Sistema de Combusti\u00f3n<\/p>\n

El quemador utiliza boquillas de gas natural y ox\u00edgeno de alta velocidad. Se adopta un suministro de ox\u00edgeno escalonado, que incluye boquilla central de gas natural, suministro primario central de ox\u00edgeno y suministro secundario exc\u00e9ntrico de ox\u00edgeno. El quemador est\u00e1 montado de forma integral con una capacidad de calentamiento de 2 MW, un caudal nominal de gas natural de 200 Nm3<\/sup>\/h y un poder calor\u00edfico de 33,440 kJ\/Nm3<\/sup>.<\/p>\n

El sistema de combusti\u00f3n original fue remodelado eliminando el soplador de aire original y el sistema de tuber\u00edas para construir un nuevo conjunto de v\u00e1lvulas de control de suministro de ox\u00edgeno que contienen v\u00e1lvulas reguladoras de flujo y v\u00e1lvulas de cierre de emergencia para garantizar la seguridad del suministro de ox\u00edgeno.<\/p>\n

(2) Actualizaciones de Control Autom\u00e1tico<\/p>\n

El sistema de control original se actualiza para realizar la advertencia de emergencia, el corte autom\u00e1tico o el calentamiento basado en el control de la relaci\u00f3n de volumen de gas natural y ox\u00edgeno.<\/p>\n

(3) Otras Modificaciones<\/p>\n

Modificando el tama\u00f1o y los requisitos de carga del quemador, la estructura de la tapa de la cuchara, el mecanismo de elevaci\u00f3n del cabrestante, el revestimiento refractario dentro de la tapa de la cuchara y los brazos giratorios se renovaron en consecuencia.<\/p>\n

4. An\u00e1lisis de Efectos<\/p>\n

4.1 Ahorro de Energ\u00eda y Reducci\u00f3n de Emisiones<\/p>\n

El consumo promedio de gas natural de una cuchara de 120 t antes de la transformaci\u00f3n era de 227 Nm3<\/sup>\/h. Despu\u00e9s de la actualizaci\u00f3n, disminuy\u00f3 a 131.6 Nm3<\/sup>\/h, ahorrando en promedio 95.4 Nm3<\/sup>\/h (42%), y se ahorraron simult\u00e1neamente 315.84 Nm3<\/sup>\/h de consumo de O2. Considerando la frecuencia de uso de cada equipo de calentamiento de cuchara como 6,000 h anuales, se podr\u00edan ahorrar 572,400 Nm3<\/sup> de gas natural por a\u00f1o. Adem\u00e1s, tomando el poder calor\u00edfico del gas natural como 33,440 kJ\/m3<\/sup>, el usuario puede ahorrar 654.1 tce\/a y reducir 21,124.4 t\/a de emisiones de CO, es decir, 0.3 Nm3<\/sup> de gas natural se pueden ahorrar por 1 Nm3<\/sup> de O2 introducido en el calentador de cuchara, y se pueden reducir 1.96 kg de emisiones de CO2.<\/p>\n

4.2 Beneficios Econ\u00f3micos<\/p>\n

Suministrado por tuber\u00edas, el precio promedio de su gas natural es de \u00a53.5\/Nm3<\/sup> para todo el a\u00f1o, mientras que el ox\u00edgeno suministrado por la planta VPSA-O2 es solo de \u00a50.4\/Nm3<\/sup> en contraste, considerando los costos de operaci\u00f3n, mantenimiento y personal. El ox\u00edgeno generado por la tecnolog\u00eda VPSA es \u226591%. Para combustionar completamente el gas natural, el contenido de ox\u00edgeno se controla en aproximadamente 3%, y la relaci\u00f3n de ox\u00edgeno a gas natural se mantiene en 2.4. Por lo tanto, el consumo promedio de O2 despu\u00e9s de la modificaci\u00f3n es de 131.6 m3<\/sup>\/h\u00d72.4=315.84 m3<\/sup>\/h.<\/p>\n

Sin considerar otros factores, el costo de ox\u00edgeno de un calentador = 315,84 \u00d7 6.000 \u00d7 0,4 = \uffe5758.016\/a, el ahorro de gas natural = 95,4 \u00d7 6.000 \u00d7 3,5 = \uffe52.003.400\/a, y los beneficios econ\u00f3micos directos de un calentador tras la renovaci\u00f3n = costo de gas natural ahorrado - costo de ox\u00edgeno = \uffe51.245.000\/a.<\/p>\n

5. Conclusi\u00f3n<\/p>\n

(1) La producci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA posee ventajas t\u00e9cnicas \u00fanicas frente al proceso criog\u00e9nico y se adapta mejor a las demandas de bajo consumo de ox\u00edgeno con cargas variables en la industria metal\u00fargica. Favorece la reducci\u00f3n de costos y riesgos de inversi\u00f3n, terreno de construcci\u00f3n, operaci\u00f3n y mantenimiento, entre otros, y ayuda a los usuarios a optimizar y actualizar el proceso de producci\u00f3n existente.<\/p>\n

(2) Con un costo total de producci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA de aproximadamente \uffe50,4\/Nm\u00b33<\/sup>, tras aplicar la combusti\u00f3n oxicombustible, 1 Nm\u00b33<\/sup> de ox\u00edgeno ahorra 0,3 Nm\u00b33<\/sup> de gas natural y reduce aproximadamente 1,96 kg de emisiones de CO\u2082. En conjunto, se podr\u00eda ahorrar un costo de producci\u00f3n anual de aproximadamente \uffe51.245.000, lo que genera importantes beneficios econ\u00f3micos y ambientales.<\/p>\n

(3) Actualmente, la relaci\u00f3n aire-gas en el calentador es de 2,4, y el contenido residual de ox\u00edgeno en los gases de combusti\u00f3n se mide en torno al 3%. Considerando la velocidad de combusti\u00f3n y la velocidad de propagaci\u00f3n de la llama de la combusti\u00f3n enriquecida con ox\u00edgeno, la relaci\u00f3n ox\u00edgeno-combustible a\u00fan tiene potencial para una mayor optimizaci\u00f3n.<\/p>\n

(4) El art\u00edculo analiza la coproducci\u00f3n del equipo de ox\u00edgeno VPSA y el sistema de calentamiento de cucharas; la tecnolog\u00eda de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA tambi\u00e9n se aplica ampliamente en otros procesos, como la combusti\u00f3n enriquecida con ox\u00edgeno en altos hornos y la fabricaci\u00f3n de acero en hornos el\u00e9ctricos. Resulta de inter\u00e9s para mejorar la eficiencia y los beneficios de los usuarios.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En 2020, la producci\u00f3n de acero crudo, arrabio y acero de China fue de 1.053 millones de toneladas, 887,52 millones de toneladas y 1.324,89 millones de toneladas respectivamente, lo que representa aumentos interanuales del 5,2 %, 4,3 % y 7,7 %. La producci\u00f3n de acero crudo represent\u00f3 el 58 % del total mundial. De 2011 a 2020, las industrias manufactureras y la producci\u00f3n de acero crudo de China aumentaron anualmente\u2026<\/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\/es\/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\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3085"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3280,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085\/revisions\/3280"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1795"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3085"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3085"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3085"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}