{"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\/pt\/news-information\/application-of-vpsa-oxygen-generation-technology-in-ladle-heating.html","title":{"rendered":"Aplica\u00e7\u00e3o da Tecnologia de Gera\u00e7\u00e3o de Oxig\u00eanio VPSA no Aquecimento de Panelas"},"content":{"rendered":"

Em 2020, a produ\u00e7\u00e3o de a\u00e7o bruto, ferro-gusa e a\u00e7o da China foi de 1.053 milh\u00f5es de toneladas, 887,52 milh\u00f5es de toneladas e 1.324,89 milh\u00f5es de toneladas, respectivamente, representando aumentos anuais de 5,2%, 4,3% e 7,7%. A produ\u00e7\u00e3o de a\u00e7o bruto representou 58% da produ\u00e7\u00e3o total mundial. De 2011 a 2020, as ind\u00fastrias manufatureiras da China e a produ\u00e7\u00e3o de a\u00e7o bruto cresceram anualmente em m\u00e9dia 7,9% e 5,1%, apoiando o desenvolvimento de alta qualidade da economia chinesa. Embora o consumo geral de energia por tonelada de a\u00e7o da China tenha diminu\u00eddo de 920 kgce\/t em 2000 para 567 kgce\/t em 2017, o consumo de energia da ind\u00fastria sider\u00fargica ainda representa 20~25% do total dos setores industriais e 15% do valor nacional total. As emiss\u00f5es de carbono da ind\u00fastria sider\u00fargica da China representam 15% do total, tornando-se a maior emissora de carbono entre as 31 categorias das ind\u00fastrias manufatureiras.<\/p>\n

\u00c0 medida que as quest\u00f5es ambientais e clim\u00e1ticas globais se tornam cada vez mais proeminentes nos \u00faltimos anos, desafios s\u00e9rios foram impostos \u00e0s empresas sider\u00fargicas e metal\u00fargicas em todo o mundo quanto \u00e0 produ\u00e7\u00e3o energeticamente eficiente e ecologicamente correta. Muitas empresas na China est\u00e3o explorando novas medidas de produ\u00e7\u00e3o ecologicamente corretas e de economia de energia no contexto da \"meta de carbono duplo\" de \"pico de carbono e neutralidade de carbono\". Um grande n\u00famero de estudos te\u00f3ricos e testes industriais foi realizado sobre combust\u00e3o enriquecida com oxig\u00eanio e combust\u00e3o com oxig\u00eanio puro<\/u><\/strong><\/a>, levantando preocupa\u00e7\u00f5es sobre as fontes e a economia do oxig\u00eanio para as empresas.<\/p>\n

1. Tecnologia de Gera\u00e7\u00e3o de Oxig\u00eanio por VPSA<\/p>\n

1.1 Descri\u00e7\u00e3o do Processo<\/p>\n

VPSA \u00e9 um processo de gera\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio por meio de adsor\u00e7\u00e3o pressurizada e dessor\u00e7\u00e3o a v\u00e1cuo. Dependendo da capacidade de adsor\u00e7\u00e3o da peneira molecular de oxig\u00eanio para diferentes gases no ar, o N2 no ar \u00e9 adsorvido por pressuriza\u00e7\u00e3o para gerar O2. O adsorvente \u00e9 regenerado ap\u00f3s a dessor\u00e7\u00e3o a v\u00e1cuo do N2, realizando assim o fornecimento est\u00e1vel de oxig\u00eanio. Quando o ar comprimido passa pelo adsorvente (peneira molecular de ze\u00f3lita), uma grande quantidade de N2 \u00e9 capturada e adsorvida, enquanto as mol\u00e9culas de oxig\u00eanio s\u00e3o separadas das mol\u00e9culas de nitrog\u00eanio. Quando a press\u00e3o cai, o N2 adsorvido pela peneira molecular de ze\u00f3lita \u00e9 liberado para regenerar a peneira molecular. Na opera\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica, como a capacidade de adsor\u00e7\u00e3o do adsorvente para Ar e O2 \u00e9 basicamente a mesma, a pureza do O2 coletado pelo processo VPSA \u00e9 inferior a 95%, com Ar e N2 n\u00e3o sendo totalmente adsorvidos.<\/p>\n

1.2 Fluxo T\u00e9cnico<\/p>\n

Adsor\u00e7\u00e3o por Oscila\u00e7\u00e3o de Press\u00e3o a V\u00e1cuo (VPSA)<\/u><\/strong><\/a> \u00e9 composta por um soprador, uma bomba de v\u00e1cuo, v\u00e1lvulas de comuta\u00e7\u00e3o, torres de adsor\u00e7\u00e3o e tanques de compensa\u00e7\u00e3o. O ar comprimido pelo soprador Roots \u00e9 alimentado ao vaso de adsor\u00e7\u00e3o ap\u00f3s a remo\u00e7\u00e3o de part\u00edculas de poeira por filtros na zona de entrada. Os adsorvedores s\u00e3o carregados com adsorvente. H2O, CO2 e uma pequena quantidade de outros componentes gasosos s\u00e3o adsorvidos primeiro, e o N2 \u00e9 adsorvido pela peneira molecular de oxig\u00eanio, enquanto O2 (incluindo Ar), como um componente n\u00e3o adsorvido, flui para fora da sa\u00edda na parte inferior dos adsorvedores para os vasos de compensa\u00e7\u00e3o como g\u00e1s produto.<\/p>\n

Quando o adsorvente est\u00e1 totalmente saturado com N2, as v\u00e1lvulas de comuta\u00e7\u00e3o ativam a bomba de v\u00e1cuo para evacuar o adsorvedor (na dire\u00e7\u00e3o oposta \u00e0 adsor\u00e7\u00e3o) e os gases adsorvidos H2O, CO2, N2 e outros s\u00e3o ventilados para a atmosfera para regenerar o adsorvente.<\/p>\n

Resumindo o acima, o ar \u00e9 enviado para os vasos de adsor\u00e7\u00e3o radiais sob press\u00e3o atrav\u00e9s dos filtros antes do soprador, e os dois adsorvedores radiais trabalham alternadamente para completar o ciclo de adsor\u00e7\u00e3o e dessor\u00e7\u00e3o. O O2 gerado entra nos tanques de compensa\u00e7\u00e3o para estabilizar a press\u00e3o, formando assim um fornecimento externo est\u00e1vel de O2 de baixa press\u00e3o.<\/p>\n

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

A ampla aplica\u00e7\u00e3o da gera\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio VPSA na ind\u00fastria metal\u00fargica se beneficia de suas vantagens t\u00e9cnicas e econ\u00f4micas \u00fanicas em rela\u00e7\u00e3o ao processo de separa\u00e7\u00e3o de ar criog\u00eanico.<\/p>\n

(1) Processo simples e est\u00e1vel, menos equipamentos de suporte e m\u00f3veis, menor custo de opera\u00e7\u00e3o e manuten\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

(2) Conjunto completo integrado de forma independente, opera\u00e7\u00e3o e produ\u00e7\u00e3o flex\u00edveis, regula\u00e7\u00e3o de carga de 50~100% para se adaptar a flutua\u00e7\u00f5es de produ\u00e7\u00e3o, inicializa\u00e7\u00e3o e desligamento r\u00e1pidos de n\u00e3o mais de 30 min.<\/p>\n

(3) Menor \u00e1rea ocupada, menor investimento. Vaz\u00e3o de 2.000-15.000 Nm\u00b3\/h pode atender melhor \u00e0s necessidades de diferentes processos. Nos setores industriais da China, unidades de oxig\u00eanio VPSA de grande escala variando de 20.000 Nm\u00b3\/h a 50.000 Nm\u00b3\/h j\u00e1 foram comumente aplicadas.3<\/sup>\/h a 50.000 Nm\u00b3\/h j\u00e1 s\u00e3o comumente aplicadas. - (Nota: linha 7066-7069 precisam ser tratadas como cont\u00ednuas. Vou manter a tradu\u00e7\u00e3o consistente)3<\/sup>\/h a 50.000 Nm\u00b3\/h j\u00e1 s\u00e3o comumente aplicadas.3<\/sup>\/h j\u00e1 foram comumente aplicadas.<\/p>\n

(4) O2 de baixa press\u00e3o corresponde melhor \u00e0 demanda de oxig\u00eanio de baixa press\u00e3o para combust\u00e3o na maioria das empresas metal\u00fargicas e economiza o consumo de energia dos compressores usados para O2 de alta press\u00e3o ao mesmo tempo.<\/p>\n

(5) Menor custo de produ\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio. O g\u00e1s natural pode ser economizado por tecnologias de combust\u00e3o enriquecida com oxig\u00eanio ou com oxig\u00eanio puro para reduzir efetivamente o custo de produ\u00e7\u00e3o da empresa. Seu custo de cerca de \u00a50,2\uff5e0,3\/Nm\u00b33<\/sup> \u00e9 muito inferior ao da separa\u00e7\u00e3o de ar criog\u00eanica tradicional de \u00a50,5\/Nm\u00b33<\/sup>.<\/p>\n

2. Caso de Aplica\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Uma sider\u00fargica na China reformou seus 3 sistemas de aquecimento de panelas (120t). A antiga combust\u00e3o de g\u00e1s natural apoiada por ar foi atualizada para combust\u00e3o com oxig\u00eanio puro, ou seja, o g\u00e1s natural \u00e9 auxiliado por oxig\u00eanio a 91% fornecido por uma unidade VPSA. A capacidade de oxig\u00eanio do sistema de gera\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio VPSA \u00e9 de 800 Nm\u00b3\/h3<\/sup>com pureza de \u226591%, considerando o uso simult\u00e2neo de 3 aquecedores de panela e o reabastecimento de O2 residual dispon\u00edvel na usina sider\u00fargica.<\/p>\n

3. Principais Reformas<\/p>\n

(1) Reforma do Queimador e do Sistema de Combust\u00e3o<\/p>\n

O queimador usa bicos de g\u00e1s natural e oxig\u00eanio de alta velocidade. A alimenta\u00e7\u00e3o graduada de oxig\u00eanio \u00e9 adotada, incluindo bico central de g\u00e1s natural, alimenta\u00e7\u00e3o prim\u00e1ria central de oxig\u00eanio e alimenta\u00e7\u00e3o secund\u00e1ria exc\u00eantrica de oxig\u00eanio. O queimador \u00e9 montado integralmente com capacidade de aquecimento de 2 MW, vaz\u00e3o nominal de g\u00e1s natural de 200 Nm\u00b3\/h3<\/sup>e valor calor\u00edfico de 33.440 kJ\/Nm\u00b33<\/sup>.<\/p>\n

O sistema de combust\u00e3o original foi remodelado removendo o soprador de ar original e o sistema de tubula\u00e7\u00e3o para construir um novo conjunto de v\u00e1lvulas de controle de alimenta\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio contendo v\u00e1lvulas reguladoras de vaz\u00e3o e v\u00e1lvulas de corte de emerg\u00eancia para garantir a seguran\u00e7a do fornecimento de oxig\u00eanio.<\/p>\n

(2) Atualiza\u00e7\u00f5es de Controle Autom\u00e1tico<\/p>\n

O sistema de controle original \u00e9 atualizado para realizar o alerta de emerg\u00eancia, corte autom\u00e1tico ou aquecimento com base no controle da propor\u00e7\u00e3o de volume de g\u00e1s natural e oxig\u00eanio.<\/p>\n

(3) Outras Modifica\u00e7\u00f5es<\/p>\n

Modificando o tamanho e os requisitos de carga do queimador, a estrutura da tampa da panela, o mecanismo de i\u00e7amento do guincho, o refrat\u00e1rio dentro da tampa da panela e os bra\u00e7os rotativos foram reformados de acordo.<\/p>\n

4. An\u00e1lise de Efeitos<\/p>\n

4.1 Economia de Energia e Redu\u00e7\u00e3o de Emiss\u00f5es<\/p>\n

O consumo m\u00e9dio de g\u00e1s natural de uma panela de 120t antes da transforma\u00e7\u00e3o \u00e9 de 227 Nm3<\/sup>\/h. Ap\u00f3s a moderniza\u00e7\u00e3o, reduziu-se para 131,6 Nm3<\/sup>\/h, economizando em m\u00e9dia 95,4 Nm3<\/sup>\/h (42%), e 315,84 Nm3<\/sup>\/h de consumo de O\u2082 foram economizados simultaneamente. Considerando a frequ\u00eancia de uso de cada equipamento de aquecimento de panela como 6.000 h\/ano, 572.400 Nm3<\/sup> de g\u00e1s natural poderiam ser economizados por ano. Al\u00e9m disso, considerando o poder calor\u00edfico do g\u00e1s natural como 33.440 kJ\/m\u00b33<\/sup>, o usu\u00e1rio pode economizar 654,1 tce\/ano e reduzir 21.124,4 t\/ano de emiss\u00f5es de CO\u2082, ou seja, 0,3 Nm3<\/sup> de g\u00e1s natural podem ser economizados para 1 Nm3<\/sup> de O\u2082 introduzido no aquecedor de panela, e 1,96 kg de emiss\u00f5es de CO\u2082 podem ser reduzidos.<\/p>\n

4.2 Benef\u00edcios Econ\u00f4micos<\/p>\n

Fornecido por dutos, o pre\u00e7o m\u00e9dio do g\u00e1s natural \u00e9 de \u00a5 3,5\/Nm3<\/sup> ao longo do ano, enquanto o oxig\u00eanio fornecido pela planta VPSA-O\u2082 \u00e9 de apenas \u00a5 0,4\/Nm3<\/sup> considerando os custos de opera\u00e7\u00e3o, manuten\u00e7\u00e3o e pessoal em contraste. O oxig\u00eanio gerado pela tecnologia VPSA \u00e9 \u226591%. Para combust\u00e3o completa do g\u00e1s natural, o teor de oxig\u00eanio \u00e9 controlado em cerca de 3%, e a raz\u00e3o oxig\u00eanio\/g\u00e1s natural \u00e9 mantida em 2,4. Portanto, o consumo m\u00e9dio de O\u2082 ap\u00f3s a modifica\u00e7\u00e3o \u00e9 de 131,6 m\u00b33<\/sup>\/h \u00d7 2,4 = 315,84 m\u00b33<\/sup>\/h.<\/p>\n

Sem considerar outros fatores, o custo de oxig\u00eanio de um aquecedor = 315,84 \u00d7 6.000 \u00d7 0,4 = \u00a5 758.016\/ano, g\u00e1s natural economizado = 95,4 \u00d7 6.000 \u00d7 3,5 = \u00a5 2.003.400\/ano, e os benef\u00edcios econ\u00f4micos diretos de um aquecedor ap\u00f3s a reforma = custo de g\u00e1s natural economizado - custo de oxig\u00eanio = \u00a5 1.245.000\/ano.<\/p>\n

5. Conclus\u00e3o<\/p>\n

(1) A produ\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio VPSA tem vantagens t\u00e9cnicas \u00fanicas em rela\u00e7\u00e3o ao processo criog\u00eanico e \u00e9 mais adapt\u00e1vel \u00e0s demandas de baixo consumo de oxig\u00eanio com cargas vari\u00e1veis na ind\u00fastria metal\u00fargica. \u00c9 favor\u00e1vel para reduzir os custos e riscos de investimento, terreno para constru\u00e7\u00e3o, opera\u00e7\u00e3o e manuten\u00e7\u00e3o, etc., e ajuda os usu\u00e1rios a otimizar e modernizar o processo de produ\u00e7\u00e3o existente.<\/p>\n

(2) Com o custo total da produ\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio VPSA de cerca de \u00a5 0,4\/Nm3<\/sup>, ap\u00f3s aplicar a combust\u00e3o oxicombust\u00edvel, 1 Nm3<\/sup> de oxig\u00eanio economiza 0,3 Nm3<\/sup> de g\u00e1s natural e reduz cerca de 1,96 kg de emiss\u00f5es de CO\u2082. De forma abrangente, um custo anual de produ\u00e7\u00e3o de cerca de \u00a5 1.245.000 poderia ser economizado, resultando em benef\u00edcios econ\u00f4micos e ambientais significativos.<\/p>\n

(3) Atualmente, a raz\u00e3o ar-g\u00e1s no aquecedor \u00e9 de 2,4, e o teor de oxig\u00eanio residual nos gases de combust\u00e3o \u00e9 medido em torno de 3%. Considerando a taxa de combust\u00e3o e a velocidade de propaga\u00e7\u00e3o da chama da combust\u00e3o enriquecida com oxig\u00eanio, a raz\u00e3o oxig\u00eanio-combust\u00edvel ainda tem potencial para otimiza\u00e7\u00e3o adicional.<\/p>\n

(4) O artigo analisa a coprodu\u00e7\u00e3o de equipamento de oxig\u00eanio VPSA e sistema de aquecimento de panela, e a tecnologia de gera\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio VPSA tamb\u00e9m \u00e9 amplamente aplicada em outros processos, como combust\u00e3o enriquecida com oxig\u00eanio em alto-forno e fabrica\u00e7\u00e3o de a\u00e7o em forno el\u00e9trico. \u00c9 de interesse melhorar a efici\u00eancia e os lucros para os usu\u00e1rios.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Em 2020, a produ\u00e7\u00e3o de a\u00e7o bruto, ferro-gusa e a\u00e7o da China foi de 1.053 milh\u00f5es de toneladas, 887,52 milh\u00f5es de toneladas e 1.324,89 milh\u00f5es de toneladas, respectivamente, representando aumentos ano a ano de 5,2%, 4,3% e 7,7%. A produ\u00e7\u00e3o de a\u00e7o bruto representou 58% da produ\u00e7\u00e3o total mundial. De 2011 a 2020, as ind\u00fastrias manufatureiras da China e a produ\u00e7\u00e3o de a\u00e7o bruto aumentaram 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\/pt\/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\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3085"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3280,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3085\/revisions\/3280"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1795"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3085"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3085"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/vpsatech.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3085"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}