{"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\/fr\/news-information\/an-economic-analysis-of-vpsa-oxygen-plant-for-bf-enriched-oxygen-combustion-supporting-in-steel-mills.html","title":{"rendered":"Une analyse \u00e9conomique d'une usine d'oxyg\u00e8ne VPSA de 6 000 Nm<sup>3<\/sup>\/h, \u00e0 100 % pour la combustion enrichie en oxyg\u00e8ne des hauts-fourneaux dans les aci\u00e9ries"},"content":{"rendered":"<p>Les unit\u00e9s d'adsorption par variation de pression sous vide sont utilis\u00e9es pour produire de l'oxyg\u00e8ne \u00e0 des puret\u00e9s comprises entre 80 % et 94 %. Le principe technique consiste \u00e0 s\u00e9parer l'oxyg\u00e8ne de l'air en utilisant la s\u00e9lectivit\u00e9 diff\u00e9rente des adsorbants pour l'oxyg\u00e8ne et l'azote. Les unit\u00e9s utilisant ce type de proc\u00e9d\u00e9 de production d'oxyg\u00e8ne non cryog\u00e9nique peuvent \u00eatre d\u00e9sign\u00e9es sous les noms de syst\u00e8mes VPSA (adsorption par variation de pression sous vide), VSA (adsorption par variation de vide) ou PVSA (adsorption par variation de pression-vide). La technologie d'adsorption par variation de pression sous vide mentionn\u00e9e dans cet article est repr\u00e9sent\u00e9e par VPSA.<\/p>\n<p>Le proc\u00e9d\u00e9 de la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par VPSA est devenu relativement mature apr\u00e8s des d\u00e9cennies de d\u00e9veloppement. On est pass\u00e9 d'un adsorbeur \u00e0 lit axial avec adsorbant \u00e0 base de calcium \u00e0 une cuve d'adsorption radiale avec adsorbant \u00e0 base de lithium. La capacit\u00e9 maximale des installations \u00e0 double cuve atteint aujourd'hui 6 000 Nm<sup>3<\/sup>\/h pour un produit oxyg\u00e8ne \u00e0 100 %. Ces installations sont particuli\u00e8rement adapt\u00e9es pour fournir de l'oxyg\u00e8ne comme \u00e9quipement de soutien des hauts-fourneaux ou des fours \u00e9lectriques dans les aci\u00e9ries, en raison de leur co\u00fbt relativement faible, de leur haute s\u00e9curit\u00e9, de leur courte p\u00e9riode de construction et de leur entretien facile. Parall\u00e8lement, pour les secteurs de l'\u00e9nergie, la facilit\u00e9 de d\u00e9marrage et l'ajustement rapide de la charge de la technologie VPSA pr\u00e9sentent de grands avantages pour r\u00e9guler la demande globale en oxyg\u00e8ne, r\u00e9duire les rejets d'oxyg\u00e8ne et diminuer davantage les co\u00fbts de production. En r\u00e9sum\u00e9, la technologie VPSA est le premier choix pour les entreprises sid\u00e9rurgiques pour compl\u00e9ter l'oxyg\u00e8ne lorsque l'azote est suffisamment fourni par la s\u00e9paration cryog\u00e9nique de l'air.<\/p>\n<p>En 2008, Anshan Baode Iron and Steel Co., Ltd. a conclu un accord d'achat d'une usine d'oxyg\u00e8ne VPSA (7 500 Nm<sup>3<\/sup>\/h, 80 %) avec Beijing Peking University Pioneer Technology Co., Ltd. pour un haut-fourneau de sid\u00e9rurgie. L'unit\u00e9 a \u00e9t\u00e9 mise en production avec succ\u00e8s et fonctionne de mani\u00e8re stable jusqu'\u00e0 pr\u00e9sent. Le haut-fourneau affiche un taux d'enrichissement en oxyg\u00e8ne de 2,38 %, une augmentation de production d'environ 8,5 %, un rapport d'injection de charbon de 145 kg\/tonne de fer et une r\u00e9duction du rapport de coke de 5 %. En ao\u00fbt 2017 et septembre 2018, une unit\u00e9 d'oxyg\u00e8ne VPSA d'une capacit\u00e9 de 7 500 Nm<sup>3<\/sup>\/h et d'une puret\u00e9 de 80 % (6 000 Nm<sup>3<\/sup>\/h, 100 %) a \u00e9t\u00e9 \u00e9quip\u00e9e successivement pour le haut-fourneau, tandis que le taux d'enrichissement en oxyg\u00e8ne du haut-fourneau est pass\u00e9 \u00e0 4,38 % et que le rapport de coke a \u00e9t\u00e9 r\u00e9duit de 10 %, cr\u00e9ant ainsi des b\u00e9n\u00e9fices \u00e9conomiques impressionnants.<\/p>\n<p>Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par VPSA a connu un d\u00e9veloppement rapide en Chine, montrant des avantages \u00e9vidents pr\u00e9sent\u00e9s comme suit :<\/p>\n<p>Premi\u00e8rement, la fiabilit\u00e9 et la longue dur\u00e9e de vie de la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par VPSA r\u00e9sistent \u00e0 l'\u00e9preuve du temps. L'unit\u00e9 d'oxyg\u00e8ne VPSA qu'Anshan Baode Iron and Steel Co., Ltd. a utilis\u00e9e en 2008 n'a pas faibli jusqu'\u00e0 pr\u00e9sent, et sa consommation d'\u00e9nergie est rest\u00e9e au niveau d'origine.<\/p>\n<p>Deuxi\u00e8mement, la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par VPSA ne n\u00e9cessite que des \u00e9quipements \u00e9lectriques comprenant un ventilateur, une pompe \u00e0 vide, un moteur \u00e9lectrique et des vannes pneumatiques, aucun personnel suppl\u00e9mentaire n'est donc requis car les composants rentables sont relativement faciles \u00e0 entretenir.<\/p>\n<p>Troisi\u00e8mement, une s\u00e9curit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e est garantie. L'usine d'oxyg\u00e8ne VPSA injecte de l'oxyg\u00e8ne enrichi avant le ventilateur sans mise sous pression du haut-fourneau. Avec un environnement de fonctionnement relativement spacieux, les risques de s\u00e9curit\u00e9 cach\u00e9s sont \u00e9vit\u00e9s et la gestion est simplifi\u00e9e.<\/p>\n<p>Les deux ensembles de g\u00e9n\u00e9rateurs d'oxyg\u00e8ne VPSA datant d'une dizaine d'ann\u00e9es ont subi des ajustements de configuration et d'autres changements majeurs comme le montre l'exploitation r\u00e9elle. Les param\u00e8tres sp\u00e9cifiques sont indiqu\u00e9s dans le tableau ci-dessous :<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td>\n<\/td>\n<td>Ancienne installation<\/td>\n<td>Nouvelle usine<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Temps d'achat<\/td>\n<td>2008<\/td>\n<td>2018<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Cycle de construction<\/td>\n<td>6 mois<\/td>\n<td>5,5 mois<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Capacit\u00e9<\/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>Pression avant la vanne de limite (KPa (G))<\/td>\n<td>80%<\/td>\n<td>80%<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Capacit\u00e9 en oxyg\u00e8ne pur<\/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>\u00c9quipement \u00e9lectrique<\/td>\n<td>2 soufflantes Roots<br \/>2 pompes \u00e0 vide Roots<br \/>4 moteurs \u00e9lectriques<\/td>\n<td>1 soufflante Roots<br \/>1 pompe \u00e0 vide Roots<br \/>1 moteur \u00e0 extension biaxiale<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Nombre d'adsorbeurs<\/td>\n<td>5<\/td>\n<td>2<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Type d'adsorbeur<\/td>\n<td>Flux axial<\/td>\n<td>Flux radial<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Num\u00e9ro de la vanne papillon pneumatique<\/td>\n<td>38<\/td>\n<td>26<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Dur\u00e9e de vie des joints d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 des vannes<\/td>\n<td>1 million de fois<\/td>\n<td>2 millions de fois<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Service \u00e0 distance<\/td>\n<td>Non<\/td>\n<td>Oui<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Consommation \u00e9lectrique<\/td>\n<td>0,36\u00b10,02 kWh\/Nm<sup>3<\/sup><\/td>\n<td>0,32\u00b10,02 kWh\/Nm<sup>3<\/sup><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Personnel d'exploitation<\/td>\n<td>1 de plus que l'air d'origine<br \/>Op\u00e9rateurs de s\u00e9paration<\/td>\n<td>Aucun ajout de personnel<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Temps n\u00e9cessaire pour le r\u00e9glage de la charge<\/td>\n<td>30 min<\/td>\n<td>15~20 min<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Gr\u00e2ce \u00e0 son d\u00e9veloppement rapide sur une dizaine d'ann\u00e9es, la technologie de production d'oxyg\u00e8ne VPSA a consid\u00e9rablement am\u00e9lior\u00e9 sa configuration et son proc\u00e9d\u00e9. Selon l'analyse du tableau ci-dessus, l'am\u00e9lioration de son proc\u00e9d\u00e9 se manifeste par :<\/p>\n<p>1. R\u00e9duction du nombre d'\u00e9quipements rotatifs<\/p>\n<p>Par rapport aux installations pr\u00e9c\u00e9dentes de m\u00eame capacit\u00e9, elle contient beaucoup moins d'\u00e9quipements motoris\u00e9s, de moteurs \u00e9lectriques et de vannes, r\u00e9duisant consid\u00e9rablement la charge de maintenance et, indirectement, les co\u00fbts de main-d'\u0153uvre et de maintenance. Gr\u00e2ce \u00e0 l'am\u00e9lioration des performances de l'adsorbant, la capacit\u00e9 par tonne a augment\u00e9 de plus de 20 %. De plus, le r\u00e9cipient d'absorption axial a \u00e9t\u00e9 transform\u00e9 en r\u00e9cipient \u00e0 \u00e9coulement radial, ce qui a entra\u00een\u00e9 un changement global de la structure interne. La fabrication de l'adsorbant et des adsorbeurs a atteint un niveau international de pointe, et toutes ces optimisations aboutissent \u00e0 une s\u00e9lection de configuration simplifi\u00e9e et \u00e0 des investissements r\u00e9duits.<\/p>\n<p>2. R\u00e9duction du taux de d\u00e9faillance et augmentation de la dur\u00e9e de vie<\/p>\n<p>Dans l'ensemble de l'unit\u00e9, le fonctionnement normal des vannes est une condition importante pour garantir la continuit\u00e9 du syst\u00e8me, tandis que les vannes sont les principales pi\u00e8ces sujettes aux pannes. Le travail de maintenance principal de l'usine d'oxyg\u00e8ne VPSA produite en 2008 r\u00e9side dans les vannes. G\u00e9n\u00e9ralement, les joints d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 doivent \u00eatre remplac\u00e9s en moyenne une fois par an. Le nombre de vannes dans les usines d'oxyg\u00e8ne fabriqu\u00e9es en 2017 a \u00e9t\u00e9 r\u00e9duit de 30 %, avec un calibre augment\u00e9, r\u00e9duisant consid\u00e9rablement la maintenance globale. Enfin, le taux de d\u00e9faillance est encore r\u00e9duit. Parall\u00e8lement, l'am\u00e9lioration du mat\u00e9riau des joints d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 a prolong\u00e9 la fr\u00e9quence de remplacement des vannes \u00e0 environ une fois tous les 18 mois en moyenne (c'est-\u00e0-dire que, bien que le nombre de cycles des joints d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 soit doubl\u00e9, le cycle d'absorption est raccourci et le nombre d'ouvertures\/fermetures augmente).<\/p>\n<p>3. R\u00e9duction de la consommation \u00e9lectrique<\/p>\n<p>La consommation \u00e9lectrique est l'indicateur le plus important pour mesurer la performance avanc\u00e9e des g\u00e9n\u00e9rateurs d'oxyg\u00e8ne VPSA. Avec l'adoption d'un nouvel absorbant et d'un absorbeur radial, la consommation \u00e9lectrique a \u00e9t\u00e9 r\u00e9duite de 10 %. 1 Nm<sup>3<\/sup> d'oxyg\u00e8ne pur permet d'\u00e9conomiser environ 0,04 kW\/h d'\u00e9lectricit\u00e9, calcul bas\u00e9 sur 6 000 Nm<sup>3<\/sup>\/h. Avec une dur\u00e9e de fonctionnement annuelle estim\u00e9e \u00e0 8 400 heures, une \u00e9conomie de co\u00fbts substantielle d'environ 29 millions de dollars peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9e.<\/p>\n<p>4. Service \u00e0 distance<\/p>\n<p>La proposition de \u00ab fabrication intelligente \u00bb a favoris\u00e9 l'int\u00e9gration de la technologie de fabrication avanc\u00e9e de la Chine avec l'informatisation. Le syst\u00e8me d'analyse de donn\u00e9es \u00e0 distance, Pioneer Cloud Service, est une nouvelle fonction pratique int\u00e9gr\u00e9e \u00e0 l'usine d'oxyg\u00e8ne. Les donn\u00e9es de fonctionnement sont transmises au client en temps r\u00e9el via le syst\u00e8me sp\u00e9cifique, puis le syst\u00e8me compare ces donn\u00e9es avec la courbe standard dans des conditions de fonctionnement normales et pr\u00e9sente un rapport de r\u00e9sultats visualis\u00e9. En cas d'anomalie, une alarme rapide est d\u00e9clench\u00e9e pour guider les op\u00e9rateurs dans les ajustements et la maintenance, renfor\u00e7ant ainsi sa stabilit\u00e9, \u00e9vitant les risques inconnus et \u00e9liminant les probl\u00e8mes cach\u00e9s d\u00e8s que possible.<\/p>\n<p>5. Autres<\/p>\n<p>Une r\u00e9duction est \u00e9galement r\u00e9alis\u00e9e dans les cuves d'absorption, la surface couverte et l'absorbant. L'ajustement de la charge devient plus facile et plus rapide.<\/p>\n<p>En r\u00e9sum\u00e9, la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par adsorption \u00e0 pression altern\u00e9e sous vide pr\u00e9sente les avantages d'une faible consommation \u00e9lectrique, d'une haute fiabilit\u00e9, d'une exploitation et d'une maintenance faciles, d'un ajustement rapide de la charge, etc. Par cons\u00e9quent, son champ d'application sera largement \u00e9tendu. Une r\u00e9f\u00e9rence compl\u00e8te aux applications technologiques VPSA par les aci\u00e9ries de divers pays aide l'industrie sid\u00e9rurgique chinoise \u00e0 mieux r\u00e9duire les co\u00fbts de production et \u00e0 am\u00e9liorer les b\u00e9n\u00e9fices des entreprises, consolidant ainsi et augmentant la comp\u00e9titivit\u00e9 sur le march\u00e9 des entreprises sid\u00e9rurgiques.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Les unit\u00e9s d'adsorption \u00e0 pression oscillante sous vide sont utilis\u00e9es pour produire de l'oxyg\u00e8ne \u00e0 des puret\u00e9s comprises entre 80 % et 94 %. Le principe technique est de s\u00e9parer l'oxyg\u00e8ne dans l'air en utilisant la s\u00e9lectivit\u00e9 diff\u00e9rente des adsorbants pour l'oxyg\u00e8ne et l'azote. 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