OXIGÊNIO VPSA: Fornecimento de Oxigênio de Qualidade para Fabricação de Aço em EAF

Contexto

Em julho de 2016, a CCTV divulgou uma notícia de que a Jiangsu Huada Steel Company fabrica aço de qualidade inferior. Após isso, o governo focou na renovação deste setor. Até o final de junho de 2017, mais de 700 empresas siderúrgicas de qualidade inferior foram fechadas, resultando na redução de uma capacidade total de 0,14 bilhão.

Com a Reforma da Oferta e a Política de Redução de Capacidade, especialmente no contexto da proibição de empresas siderúrgicas de qualidade inferior, a indústria siderúrgica começou a ter lucro e o preço da sucata de aço tocou o fundo e começou a subir. A longo prazo, expandir o processo curto e reduzir o processo longo é uma medida importante para a conservação ambiental. Desenvolver a tecnologia de fabricação de aço em EAF é um dos objetivos do desenvolvimento sustentável para a indústria siderúrgica.

Com base nisso, o EAF entra em re-produção e novos projetos estão aumentando na China. Ao mesmo tempo, cada vez mais novas tecnologias e processos são aplicados na prática, tornando-se mais dependentes de oxigênio. No processo de fabricação de aço em EAF, o oxigênio é utilizado em várias áreas: adição de óleo oxigenado, bocal de combustão de oxigênio, combustão secundária, mistura de ferro-gusa, etc. O oxigênio desempenha papéis de grande significado, como aumentar a capacidade, encurtar o período, manter a temperatura do refratário e reduzir o consumo de combustível. Portanto, a planta de oxigênio VPSA econômica e estável é a primeira opção para as empresas siderúrgicas EAF.

Status da necessidade de oxigênio e pontos problemáticosO método tradicional de produção de oxigênio para EAF é o criogênico, também chamado de fracionamento a baixa temperatura, descoberto pelo professor Linde. Na realidade, é uma tecnologia de gás liquefeito com máquinas, que separa o oxigênio do ar por diferentes pontos de ebulição através de processos como compressão de gás de expansão por estrangulamento ou expansão adiabática, resfriamento, etc.

Existem várias características do criogênico, como: alta pureza, alto consumo de energia. Com o aumento da capacidade, o custo por metro cúbico de oxigênio é de 0,3 a 1,0 CNY. Ao mesmo tempo, a fabricação de aço em EAF tem uma necessidade inconsistente de oxigênio, enquanto o criogênico é consistente. Assim, no processo criogênico, o oxigênio produzido em excesso é descarregado no ar, e a taxa é de cerca de 10%, até mesmo 20%.

Com o crescimento da fabricação de aço em EAF nos últimos dois anos, ainda existem muitas empresas EAF que carecem de oxigênio. Essas empresas precisam comprar oxigênio líquido por um longo período para construir , o seu próprio. Devido à forte demanda por oxigênio na indústria siderúrgica, o custo do oxigênio é de 1200 a 3000 CNY por tonelada, ou seja, 1,7 a 4,3 CNY por metro cúbico de oxigênio, o que é muito mais caro que a média na indústria siderúrgica.

Para algumas empresas siderúrgicas específicas, sob a política de conservação ambiental e restrição de fornecimento de energia elétrica, sua planta de oxigênio pode parar de operar inesperadamente, colocando a produção em situação embaraçosa. Leva pelo menos 2 a 3 dias para iniciar e parar a operação de uma planta criogênica de oxigênio, portanto, não é uma boa opção para empresas sob tal política.

Comparado ao criogênico, o VPSA tem as seguintes vantagens: baixo consumo de energia, curto tempo de partida e parada, controle de carga flexível, que melhor atende às necessidades da fabricação de aço em EAF.

Características da Tecnologia de Oxigênio VPSAA tecnologia de oxigênio VPSA separa o oxigênio do nitrogênio por meio da atração do nitrogênio pelo adsorvente de zeólita, devido à forte reação entre a zeólita e a molécula de nitrogênio, durante a qual o oxigênio passa através do adsorvente. Esta tecnologia foi inventada na década de 1950 pela Praxair, e atualmente, sob a promoção da Beijing Peking University Pioneer Technology Company, a China se tornou o maior mercado de VPSA.

A planta de oxigênio VPSA consiste principalmente no sistema de energia (soprador, bomba de vácuo, sistema PLC) e no sistema de adsorção. O ar de matéria-prima será introduzido em um vaso de adsorção após ser despoeirado por um filtro. Os vasos são instalados com adsorventes. Após o pré-tratamento, a água, o dióxido de carbono e pequenas quantidades de outros componentes no ar serão atraídos, e posteriormente o nitrogênio será atraído pelo adsorvente de zeólita. Neste processo, o oxigênio e o argônio fluirão através do adsorvente e serão enriquecidos no tanque de armazenamento. A pureza do oxigênio pode ser ajustada entre 50% e 93%.

Quando este processo prossegue até um certo grau, a adsorção atinge o ponto de saturação, no qual a bomba de vácuo irá evacuar o vaso (processo inverso à adsorção). Água, dióxido de carbono, nitrogênio e outros componentes menores serão dessorvidos no ar, e o adsorvente será regenerado. Tal processo é controlado automaticamente por um sistema PLC.

Vantagens da tecnologia de oxigênio VPSA1. Baixo consumo de energia, e custo por metro cúbico de oxigênio de 0,2 CNY.
2. Baixo custo de manutenção no sistema de energia (soprador e bomba de vácuo), pois são equipamentos de deslocamento positivo e sem óleo. É fácil de manter.
3. Alto controle automático. O sistema de energia opera sincronizadamente com o sistema de adsorção, e um botão liga a planta. Dois trabalhadores por turno, e nenhum trabalhador de plantão.
4. Operação flexível de redução de carga. A taxa de redução pode ser ajustada entre 50% a 100% por sequência temporal.
5. Partida e parada rápidas. A planta pode produzir oxigênio 20 minutos após a partida.
6. Períodos de construção curtos. A bomba de vácuo e o soprador são equipamentos convencionais, portanto, geralmente leva 6 meses desde a construção até a produção de oxigênio.

Aplicação da Tecnologia de Oxigênio VPSAAs plantas EAF chinesas começaram a substituir plantas criogênicas ou tanques de armazenamento de oxigênio líquido por plantas de oxigênio VPSA. A Zhejiang Wantai Special Steel Company, a Zunyi Changling Special Company, a Luzhou Yixin Steel Company, a Chizhou Guichi Guihang Metal Company substituíram suas plantas de oxigênio originais por plantas de oxigênio VPSA nos últimos anos.

A tecnologia de oxigênio VPSA pode produzir oxigênio com 93% de pureza, então algumas empresas EAF temem que esta pureza seja baixa e inadequada para a fabricação de aço especial. Na verdade, os processos iniciais da fabricação de aço comum e da fabricação de aço especial são os mesmos, durante os quais alguns elementos são adicionados ao forno para alterar a composição do aço especial, e então o oxigênio é introduzido no forno para descarbonetação. Finalmente, o aço é produzido, e não há necessidade de oxigênio no refino fino. Portanto, as essências da fabricação de aço especial e da fabricação de aço comum são as mesmas.

Existem 3% de nitrogênio e 4% de argônio no gás oxigênio produto, então algumas empresas EAF temem que o nitrogênio influencie a especificação do aço especial. Na verdade, não há requisito específico sobre o teor de nitrogênio em aços-liga, como aço mola, aço para rolamentos e tubo de aço sem costura, especialmente nenhum requisito em aço comum. Muito nitrogênio pode causar teor excessivo de nitrogênio em aço para impacto a baixa temperatura (a China tem um requisito específico de 70ppm para teor de nitrogênio em aço para impacto a baixa temperatura, como aço usado em poços de petróleo para navios). No entanto, muitas empresas siderúrgicas EAF não fabricam tal aço para impacto a baixa temperatura, portanto, a tecnologia de oxigênio VPSA tem grande potencial.

Após análise suficiente de dados, também existem ricas experiências na aplicação de oxigênio em EAF. A empresa americana Praxair comprovou que a tecnologia de oxigênio VPSA não aumenta o teor de nitrogênio no aço líquido no processo EAF, após longo período de pesquisa. 60% a 70% das plantas EAF usam tecnologia de oxigênio VPSA para fabricação de aço, e até agora, existem quase 100 plantas EAF no mundo usando tecnologia de oxigênio VPSA para fabricar aço. Isso prova que a tecnologia de oxigênio VPSA pode atender aos requisitos da fabricação de aço em EAF.

Apresentação da Empresa

Beijing Peking University Pioneer Technology Co., Ltd. (doravante referida como "PIONEER") afiliada à Universidade de Pequim, é principalmente dedicada ao projeto e fabricação de tecnologia e equipamentos de separação de gás por PSA, além de adsorventes e catalisadores relacionados. A Pioneer pode fornecer soluções avançadas e maduras de separação de gases para as indústrias química, siderúrgica, metalúrgica não ferrosa, fibra de vidro, papelaria, eletrônica, incineração de resíduos e tratamento de água. Até a data, mais de 200 conjuntos de equipamentos de médio/grande porte foram construídos, com desempenho atingindo o padrão avançado internacional.