Aplikasi Sistem Oksigen VPSA dalam Industri Produksi Semen untuk Peningkatan Teknologi

Sejak tahun 1985, China, sebagai negara produsen semen utama, telah menempati peringkat pertama di dunia dalam produksi semen selama 37 tahun berturut-turut. Industri semen juga telah menjadi salah satu sektor kunci yang akan ditransformasi untuk penghematan energi dan pengurangan emisi karena karakteristik konsumsi energinya yang tinggi. Dalam proses pembuatan semen, kiln semen sebagai peralatan pembakaran batubara inti menyumbang proporsi signifikan dari total konsumsi energi dan emisi karbon pabrik semen. Teknologi pembakaran kaya oksigen adalah proyek promosi nasional untuk penghematan energi dan emisi karbon rendah di industri semen. Meng-upgrade sistem pasokan udara kiln semen menggunakan teknologi ini memiliki efek positif pada kinerja pembakaran bahan bakar dan output klinker. VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) dan PSA (Pressure Swing Adsorption) Sistem produksi oksigen telah menjadi pilihan utama dalam proyek renovasi teknologi tersebut karena periode konstruksinya yang lebih pendek, kemampuan adaptasi skala, fleksibilitas operasi, dan kemudahan dalam memulai dan menghentikan.

1. Arah Aplikasi Produksi Oksigen VPSA untuk Transformasi Teknologi di Industri Produksi Semen

Dalam produksi semen, konsumsi energi menyumbang lebih dari 50% dari total biaya manufaktur, dan kiln, sebagai komponen pembakaran inti, juga merupakan peralatan yang paling banyak mengonsumsi bahan bakar dalam proses produksi semen. Batubara bubuk biasanya diumpankan ke dalam burner dan dibakar di udara dari blower sebagai bahan bakar. Jika mengadopsi teknologi pembakaran kaya oksigen, kandungan oksigen yang lebih tinggi dari udara dapat membantu mencapai efek pendukung pembakaran yang lebih baik dengan membuat bahan bakar terbakar lebih sempurna, meningkatkan suhu pembakaran batubara bubuk, dan memperpendek waktu pembakaran, sehingga meningkatkan efisiensi bahan bakar keseluruhan sistem. Selain itu, karena pembakaran kaya oksigen dapat meningkatkan suhu nyala dan menstabilkan atmosfer pembakaran, ini bermanfaat untuk meningkatkan kekuatan klinker dan lebih lanjut meningkatkan produksi klinker semen.

Teknologi produksi oksigen VPSA dan PSA dapat diterapkan pada kiln semen dari berbagai kapasitas, memungkinkan aplikasi satu-ke-satu atau satu-ke-banyak. Ini memiliki keunggulan yang jelas dalam proyek renovasi penghematan energi dengan siklus konstruksi yang lebih pendek, operasi yang lebih fleksibel, dan adaptasi regulasi rasio turun yang lebih baik.

2. Aplikasi Pabrik Oksigen VPSA Dua Menara di Pabrik Semen di Korea

Pada tahun 2021, sebuah pabrik semen di Korea Selatan bermaksud untuk melakukan transformasi pada kiln semennya dengan pembakaran kaya oksigen teknologi. Karena struktur energi lokal, batu bara sebagian besar diimpor. Untuk lebih mengurangi biaya, mempromosikan bahan bakar alternatif dan lebih meningkatkan efisiensi pembakaran menjadi kebutuhan mendesak untuk perbaikan teknologi. Karena ruang terbatas di pabrik, area yang tersedia untuk peralatan oksigen hanya 21,6m x 25,4m, dan total 7 titik konsumsi gas relatif tersebar. Pabrik semen memutuskan untuk mengadopsi teknologi produksi oksigen VPSA dari PKU Pioneer untuk merenovasi sistem pasokan gas saat ini setelah meninjau secara menyeluruh proses pemisahan udara kriogenik, membran, dan VPSA. Kebutuhan kapasitas oksigennya adalah 5000Nm³/jam dengan kemurnian 90%.

Proyek transformasi ini menggunakan unit oksigen VPSA dua menara untuk meningkatkan sistem pasokan gas asli. Setelah ditekan hingga 150kPa, oksigen produk yang diperoleh dari sistem oksigen dengan tekanan 20-30kPa, aliran 5000Nm³/jam dan kemurnian 90% dikirim ke 7 tungku semen dalam bentuk satu-ke-banyak dan dikendalikan serta disesuaikan di setiap titik gas sesuai dengan kebutuhan oksigen praktis.

Dengan selesainya perbaikan teknis, semen sistem beroperasi secara stabil setelah memulai pabrik penghasil oksigen. Konsumsi batu bara berkurang dibandingkan dengan sebelum perbaikan saat menggunakan batu bara bubuk saja sebagai bahan bakar sementara plastik terbakar lebih sempurna dalam atmosfer kaya oksigen dan efisiensi termal meningkat saat menggunakan bahan bakar alternatif. Selain itu, produksi klinker meningkat lebih dari 10% tahun-ke-tahun. Dibandingkan dengan parameter produksi asli, semua kinerja manufaktur tungku lebih stabil setelah renovasi. Setelah transformasi teknologi, proporsi bahan bakar alternatif (limbah plastik) yang digunakan meningkat, yang tidak hanya mengurangi biaya batu bara tetapi juga membantu mendapatkan subsidi tambahan dari pemerintah karena pembuangan limbah plastik, sehingga secara signifikan memotong biaya bahan bakar secara keseluruhan. Retrofit pembakaran kaya oksigen oleh teknologi penghasil oksigen VPSA membawa manfaat ekonomi yang jelas dengan mengurangi biaya bahan bakar sistem produksi semen, meningkatkan output klinker dan menstabilkan operasi tungku.

3. Karakteristik dan Keunggulan Teknologi Produksi Oksigen VPSA

Transformasi teknologi ini mengadopsi adsorber tempat tidur radial PKU Pioneer dan saringan molekul oksigen generasi ketiga, prosesnya memiliki karakteristik berikut:

3.1 Proses Sederhana dan Start & Stop Cepat

Pabrik oksigen VPSA menggunakan blower dan pompa vakum untuk memasok dan memompa udara masing-masing. Menara adsorpsi dapat diparalelkan bersama dalam dua atau lebih dan biasanya dua bejana dapat menghasilkan oksigen maksimum 7500Nm³/jam. Adsorpsi kotoran dan pelepasan oksigen produk dapat dicapai dengan penyeimbang tekanan, pembersihan oksigen, tekanan dan adsorpsi, sementara desorpsi kotoran dan regenerasi adsorben dapat dicapai melalui penurunan tekanan, ekstraksi vakum dan pembersihan. Keseluruhan proses sederhana: dengan tingkat otomatisasi yang tinggi, katup dibuka dan ditutup oleh kontrol urutan waktu. Dan hanya perlu 15 menit untuk mulai memenuhi kebutuhan oksigen dengan operasi yang fleksibel dan start serta stop yang nyaman.

3.2 Operasi Mudah dan Pengaturan Rasio Turndown yang Fleksibel

Unit oksigen VPSA dapat disesuaikan dengan mengatur langkah urutan dan mengontrol parameter katup untuk mencapai penyesuaian rasio turndown dan kemurnian oksigen. Beban dapat disesuaikan dari 30%-100% dan kemurnian dari 70%-94% dengan perubahan kecil dalam konsumsi daya oksigen murni.

3.3 Operasi Stabil dan Biaya Perawatan Rendah

Peralatan daya sistem oksigen (blower Roots, pompa vakum, serta blower booster) menghasilkan operasi yang lebih stabil dan lebih sedikit perawatan harian. Selain itu, sistem kontrol canggih PKU Pioneer dengan tingkat otomatisasi yang tinggi memungkinkan perusahaan produksi untuk tidak terlalu banyak menginvestasikan modal operasi dan pemeliharaan serta biaya sipil.

3.4 Operasi pada Suhu Normal dan Keamanan Tinggi

Karena unit oksigen VPSA dioperasikan pada suhu kamar dan tekanan rendah, tidak akan ada pengayaan oksigen cair dan asetilena dibandingkan dengan ASU kriogenik, oleh karena itu, ia memiliki keamanan yang lebih tinggi.

3.5 Biaya Operasi Rendah

Konsumsi daya keseluruhan untuk oksigen murni dari pabrik oksigen VPSA dan PSA lebih rendah (0,29~0,33kWh/Nm³), menghasilkan total biaya operasi yang lebih sedikit.

3.6 Periode Konstruksi Pendek dan Kebisingan Rendah

Pabrik baja struktur terintegrasi dengan dinding kedap suara yang siklus konstruksinya lebih pendek daripada bengkel beton konvensional dapat digunakan. Bahan peredam komposit diterapkan untuk perawatan pengurangan kebisingan dan kebisingan 1m di luar pabrik adalah ≤85dB.

Sebagai sistem produksi oksigen yang nyaman dan efisien, pabrik oksigen VPSA dan PSA lebih menguntungkan dalam proyek transformasi teknologi pabrik semen karena periode konstruksinya yang lebih pendek dan operasi yang lebih fleksibel. Setelah renovasi sistem pasokan gas tungku industri oleh teknologi pembakaran kaya oksigen dengan metode produksi oksigen VPSA dan PSA sebagai intinya dapat secara komprehensif mencapai efisiensi pembakaran batu bara bubuk dan peningkatan produksi klinker. Dalam konteks mendesak penghematan energi dan pengurangan emisi, lebih mempromosikan penerapan teknologi pembakaran kaya oksigen pada sistem pasokan gas tungku industri dapat mencapai efek penghematan energi dan pengurangan karbon yang lebih baik.

Sebagai produsen dan pemasok pabrik oksigen VPSA dan PSA terbesar di dunia, PKU Pioneer telah membangun 300+ sistem oksigen untuk pelanggan di lebih dari 10 negara. Dengan kapasitas tertinggi mencapai 80.000Nm³/jam, unit oksigen berkinerja tinggi kami telah diterapkan di 10+ area industri termasuk besi & baja, metalurgi non-besi, pembuatan kaca, insinerasi limbah, baterai energi, dll. Kami telah menerima pengakuan tinggi dari perusahaan terkemuka di setiap bidang untuk keandalan, stabilitas, keamanan yang unggul serta layanan tulus yang kami tawarkan.