{"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\/id\/news-information\/application-of-vpsa-oxygen-generation-technology-in-ladle-heating.html","title":{"rendered":"Aplikasi Teknologi Produksi Oksigen VPSA dalam Pemanasan Ladle"},"content":{"rendered":"

Pada tahun 2020, produksi baja mentah, besi kasar, dan baja Tiongkok masing-masing adalah 1.053 juta ton, 887,52 juta ton, dan 1.324,89 juta ton, mewakili peningkatan tahun-ke-tahun masing-masing sebesar 5,2%, 4,3%, dan 7,7%. Produksi baja mentah menyumbang 58% dari total keluaran dunia. Dari tahun 2011 hingga 2020, industri manufaktur dan produksi baja mentah Tiongkok setiap tahunnya naik rata-rata 7,9% dan 5,1%, mendukung pengembangan berkualitas tinggi ekonomi Tiongkok. Meskipun konsumsi energi keseluruhan per ton baja Tiongkok menurun dari 920 kgce\/t pada tahun 2000 menjadi 567 kgce\/t pada tahun 2017, konsumsi energi industri baja masih menyumbang 20~25% dari total industri dan 15% dari total nilai nasional. Emisi karbon industri baja Tiongkok menyumbang 15% dari total, menjadikannya penghasil emisi karbon terbesar di antara 31 kategori industri manufaktur.<\/p>\n

Karena masalah lingkungan dan iklim global menjadi semakin menonjol dalam beberapa tahun terakhir, tantangan serius telah diajukan kepada perusahaan baja dan metalurgi di seluruh dunia mengenai produksi yang hemat energi dan ramah lingkungan. Banyak perusahaan di Tiongkok sedang mengeksplorasi langkah-langkah produksi baru yang hemat energi dan ramah lingkungan dalam konteks \u201ctarget karbon ganda\u201d yaitu \u201cpuncak karbon dan netral karbon\u201d. Sejumlah besar studi teoretis dan uji industri telah dilakukan pada pembakaran kaya oksigen dan pembakaran oxyfuel<\/u><\/strong><\/a>, sehingga menimbulkan kekhawatiran tentang sumber dan ekonomi oksigen bagi perusahaan.<\/p>\n

1. Teknologi Generasi Oksigen VPSA<\/p>\n

1.1 Deskripsi Proses<\/p>\n

VPSA adalah proses pembangkitan oksigen melalui adsorpsi bertekanan dan desorpsi vakum. Bergantung pada kemampuan adsorpsi saringan molekuler oksigen terhadap berbagai gas di udara, N2 di udara diadsorpsi dengan tekanan untuk menghasilkan O2. Adsorben diregenerasi setelah desorpsi vakum N2, sehingga memungkinkan pasokan oksigen yang stabil. Ketika udara bertekanan melewati adsorben (saringan molekuler zeolit), sejumlah besar N2 ditangkap dan diadsorpsi sementara molekul oksigen dipisahkan dari molekul nitrogen. Ketika tekanan turun, N2 yang diadsorpsi oleh saringan molekuler zeolit dilepaskan untuk meregenerasi saringan molekuler. Dalam operasi praktis, karena kapasitas adsorpsi adsorben untuk Ar dan O2 pada dasarnya sama, kemurnian O2 yang dikumpulkan oleh proses VPSA lebih rendah dari 95% dengan Ar dan N2 tidak sepenuhnya teradsorpsi.<\/p>\n

1.2 Alur Teknis<\/p>\n

Adsorpsi Ayunan Tekanan Vakum (VPSA)<\/u><\/strong><\/a> terdiri dari blower, pompa vakum, katup switching, menara adsorpsi, dan tangki penyangga. Udara bertekanan dari blower Roots diumpankan ke bejana adsorpsi setelah partikel debu dihilangkan oleh filter di zona masuk. Adsorber diisi dengan adsorben. H2O, CO2, dan sejumlah kecil komponen gas lainnya diadsorpsi terlebih dahulu dan N2 diadsorpsi oleh saringan molekuler oksigen, sedangkan O2 (termasuk Ar), sebagai komponen yang tidak teradsorpsi, mengalir keluar dari outlet di bagian bawah adsorber ke dalam bejana penyangga sebagai gas produk.<\/p>\n

Ketika adsorben telah jenuh penuh dengan N2, katup switching mengaktifkan pompa vakum untuk mengosongkan adsorber (dalam arah yang berlawanan dengan adsorpsi) dan H2O, CO2, N2, dan gas lain yang teradsorpsi dibuang ke atmosfer untuk meregenerasi adsorben.<\/p>\n

Untuk merangkum hal di atas, udara dikirim ke bejana adsorpsi radial di bawah tekanan melalui filter sebelum blower, dan dua adsorber radial bekerja secara bergantian untuk menyelesaikan siklus adsorpsi dan desorpsi. O2 yang dihasilkan masuk ke dalam tangki penyangga untuk menstabilkan tekanan, sehingga membentuk pasokan eksternal O2 bertekanan rendah yang stabil.<\/p>\n

1.3 Keunggulan Teknis<\/p>\n

Penerapan luas pembangkitan oksigen VPSA di industri metalurgi diuntungkan oleh keunggulan teknis dan ekonominya yang unik dibandingkan dengan proses pemisahan udara kriogenik.<\/p>\n

(1) proses sederhana dan stabil, lebih sedikit peralatan pendukung dan bergerak, biaya operasi dan pemeliharaan lebih rendah.<\/p>\n

(2) set lengkap terintegrasi secara mandiri, operasi dan produksi fleksibel, pengaturan beban 50-100% untuk beradaptasi dengan fluktuasi produksi, start-up dan shutdown cepat tidak lebih dari 30 menit.<\/p>\n

(3) tapak lebih kecil, investasi lebih rendah. Laju aliran 2.000-15.000 Nm3<\/sup>\/jam dapat memenuhi kebutuhan proses yang berbeda. Di sektor industri China, unit oksigen VPSA skala besar mulai dari 20.000 Nm3<\/sup>\/jam hingga 50.000 Nm3<\/sup>\/jam sudah umum diterapkan.<\/p>\n

(4) O2 bertekanan rendah lebih cocok dengan kebutuhan oksigen bertekanan rendah untuk pembakaran di sebagian besar perusahaan metalurgi dan menghemat konsumsi energi kompresor yang digunakan untuk O2 bertekanan tinggi pada saat yang sama.<\/p>\n

(5) Biaya produksi oksigen lebih rendah. Gas alam dapat dihemat dengan teknologi pembakaran kaya oksigen atau oxyfuel untuk mengurangi biaya produksi perusahaan secara efektif. Biayanya sekitar \uffe50,2\uff5e0,3\/Nm3<\/sup> jauh lebih rendah daripada pemisahan udara kriogenik tradisional sebesar \uffe50,5\/Nm3<\/sup>.<\/p>\n

2. Studi Kasus Aplikasi<\/p>\n

Sebuah perusahaan baja di China mereformasi 3 sistem pemanas ladle (120t). Pembakaran gas alam berbasis udara sebelumnya ditingkatkan menjadi pembakaran oxyfuel, yaitu gas alam dibantu oleh gas oksigen 91% yang disuplai oleh unit oksigen VPSA. Kapasitas oksigen dari sistem pembangkitan oksigen VPSA adalah 800 Nm3<\/sup>\/jam dengan kemurnian \u226591% dengan mempertimbangkan penggunaan simultan 3 pemanas ladle dan pasokan ulang O2 sisa yang tersedia di pabrik baja.<\/p>\n

3. Renovasi Utama<\/p>\n

(1) Renovasi Burner dan Sistem Pembakaran<\/p>\n

Burner menggunakan nozel gas alam dan oksigen berkecepatan tinggi. Pasokan oksigen bertingkat diadopsi, termasuk nozel gas alam pusat, pasokan oksigen primer pusat, dan pasokan oksigen sekunder eksentrik. Burner dipasang secara integral dengan kapasitas pemanas 2 MW, laju aliran gas alam terukur 200 Nm3<\/sup>\/jam dan nilai kalor 33.440 kJ\/Nm3<\/sup>.<\/p>\n

Sistem pembakaran asli dirombak dengan menghilangkan blower udara asli dan sistem perpipaan untuk membangun satu set katup kontrol pasokan oksigen baru yang berisi katup pengatur aliran dan katup penutup darurat untuk memastikan keamanan pasokan oksigen.<\/p>\n

(2) Peningkatan Kontrol Otomatis<\/p>\n

Sistem kontrol asli ditingkatkan untuk mewujudkan peringatan darurat, pemotongan otomatis, atau pemanasan berdasarkan kontrol rasio volume gas alam dan oksigen.<\/p>\n

(3) Modifikasi Lainnya<\/p>\n

Dengan memodifikasi ukuran dan persyaratan beban burner, struktur penutup ladle, mekanisme pengangkatan winch, refraktori di dalam penutup ladle, dan lengan putar direnovasi sesuai.<\/p>\n

4. Analisis Efek<\/p>\n

4.1 Penghematan Energi dan Pengurangan Emisi<\/p>\n

Konsumsi gas alam rata-rata dari ladle 120t sebelum transformasi adalah 227 Nm3<\/sup>\/jam. Setelah peningkatan, turun menjadi 131,6 Nm3<\/sup>\/jam, menghemat rata-rata 95,4 Nm3<\/sup>\/jam (42%), dan konsumsi O2 sebesar 315,84 Nm3<\/sup>\/jam juga dihemat secara bersamaan. Mempertimbangkan frekuensi penggunaan setiap peralatan pemanas ladle sebagai 6.000 jam per tahun, 572.400 Nm3<\/sup> gas alam dapat dihemat per tahun. Selain itu, mengambil nilai kalor gas alam sebagai 33.440 kJ\/m3<\/sup>, pengguna dapat menghemat 654,1 tce\/tahun dan mengurangi emisi CO sebesar 21.124,4 t\/tahun, yaitu 0,3 Nm3<\/sup> gas alam dapat dihemat untuk setiap 1 Nm3<\/sup> O2 yang dimasukkan ke dalam pemanas ladle, dan emisi CO2 dapat dikurangi sebesar 1,96 kg.<\/p>\n

4.2 Manfaat Ekonomi<\/p>\n

Dipasok melalui pipa, harga rata-rata gas alamnya adalah Rp 3,5\/Nm3<\/sup> sepanjang tahun, sementara oksigen yang dipasok oleh pabrik VPSA-O2 hanya Rp 0,4\/Nm3<\/sup> dengan mempertimbangkan biaya operasi, pemeliharaan, dan personel sebagai perbandingan. Oksigen yang dihasilkan oleh teknologi VPSA adalah \u226591%. Untuk membakar gas alam secara sempurna, kandungan oksigen dikontrol sekitar 3%, dan rasio oksigen terhadap gas alam dipertahankan pada 2,4. Oleh karena itu, konsumsi O2 rata-rata setelah modifikasi adalah 131,6 m3<\/sup>\/jam\u00d72,4=315,84 m3<\/sup>\/h.<\/p>\n

Tanpa mempertimbangkan faktor lain, biaya oksigen sebuah pemanas=315,84\u00d76.000\u00d70,4=Rp 758.016\/tahun, penghematan gas alam=95,4\u00d76.000\u00d73,5=Rp 2.003.400\/tahun, dan manfaat ekonomi langsung sebuah pemanas setelah renovasi=biaya gas alam yang dihemat - biaya oksigen=Rp 1.245.000\/tahun.<\/p>\n

5. Kesimpulan<\/p>\n

(1) Produksi oksigen VPSA memiliki keunggulan teknis yang unik dibandingkan proses kriogenik dan lebih mudah beradaptasi dengan tuntutan konsumsi oksigen rendah dengan beban variabel di industri metalurgi. Hal ini kondusif untuk mengurangi biaya dan risiko investasi, lahan konstruksi, operasi dan pemeliharaan, dll., dan membantu pengguna mengoptimalkan dan meningkatkan proses produksi yang sudah ada.<\/p>\n

(2) Dengan total biaya produksi oksigen VPSA sekitar Rp 0,4\/Nm3<\/sup>, setelah menerapkan pembakaran oxyfuel, 1 Nm3<\/sup> oksigen menghemat 0,3 Nm3<\/sup> gas alam dan mengurangi sekitar 1,96 kg emisi CO2. Secara komprehensif, biaya produksi tahunan sekitar Rp 1.245.000 dapat dihemat, menghasilkan manfaat ekonomi dan lingkungan yang signifikan.<\/p>\n

(3) Saat ini, rasio udara terhadap gas di pemanas adalah 2,4, dan kandungan oksigen residu dalam gas buang terukur sekitar 3%. Mengingat laju pembakaran dan kecepatan rambat api dari pembakaran yang diperkaya oksigen, rasio oksigen terhadap bahan bakar masih memiliki potensi untuk optimasi lebih lanjut.<\/p>\n

(4) Artikel ini menganalisis produksi bersama peralatan oksigen VPSA dan sistem pemanas ladle, dan teknologi pembangkitan oksigen VPSA juga diterapkan secara luas dalam proses lain seperti pembakaran yang diperkaya oksigen di tanur tiup dan pembuatan baja tanur listrik. Hal ini menarik untuk meningkatkan efisiensi dan keuntungan bagi para pengguna.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Pada tahun 2020, produksi baja mentah, besi mentah, dan baja China masing-masing adalah 1.053 juta ton, 887,52 juta ton, dan 1.324,89 juta ton, mewakili peningkatan tahun ke tahun sebesar 5,2%, 4,3%, dan 7,7%. Produksi baja mentah menyumbang 58% dari total output dunia. Dari 2011 hingga 2020, industri manufaktur China dan output baja mentah tahunan meningkat…<\/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\/id\/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\/id\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3085"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3280,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085\/revisions\/3280"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1795"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3085"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3085"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3085"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}