VPSA КИСЛОРОД: Отличное снабжение кислородом для производства стали в электродуговых печах

Предыстория

В июле 2016 года по CCTV была передана новость о том, что компания Jiangsu Huada Steel Company производит некачественную сталь, после чего правительство сосредоточилось на модернизации этой отрасли. К концу июня 2017 года было закрыто более 700 компаний по производству некачественной стали, и в результате общая мощность была сокращена на 0,14 миллиарда тонн.

С проведением реформы предложения и политики сокращения мощностей, особенно на фоне запрета на производство некачественной стали, сталелитейная промышленность начала получать прибыль, а цена стального лома достигла дна и начала расти. В долгосрочной перспективе расширение короткого цикла и сокращение длинного цикла является важной мерой для охраны окружающей среды. Развитие технологии выплавки стали в электродуговых печах (ЭДП) является одной из целей устойчивого развития сталелитейной промышленности.

На этом фоне в Китае возобновляется производство на ЭДП и увеличивается количество новых проектов. В то же время на практике применяется все больше новых технологий и процессов, которые становятся все более зависимыми от кислорода. В процессе выплавки стали в ЭДП кислород используется во многих областях: кислородно-мазутное сжигание, кислородные горелки, вторичное сжигание, смешивание жидкого чугуна и т.д. Кислород играет важную роль, такую как повышение производительности, сокращение времени плавки, поддержание температуры огнеупора, снижение расхода топлива. Поэтому экономичная и стабильная кислородная установка VPSA является первым выбором для компаний, использующих ЭДП.

Потребность в кислороде и болевые точкиТрадиционным методом получения кислорода для ЭДП является криогенный, также называемый низкотемпературной фракционной перегонкой, открытый профессором Линде. По сути, это технология сжиженного газа с использованием машин, которая разделяет кислород и азот на основе разницы температур кипения с помощью таких процессов, как сжатие газа с дросселированием или адиабатическим расширением, охлаждение и т.д.

Криогенный метод имеет несколько характеристик: высокая чистота, высокое энергопотребление. С увеличением мощности стоимость одного кубического метра кислорода составляет от 0,3 до 1,0 юаня. В то же время выплавка стали в ЭДП требует непостоянного количества кислорода, в то время как криогенный метод обеспечивает постоянную подачу. Поэтому при криогенном процессе избыток произведенного кислорода сбрасывается в атмосферу, и этот показатель составляет около 10%, а иногда и 20%.

С бурным развитием выплавки стали в ЭДП за последние два года многие компании, использующие ЭДП, все еще испытывают нехватку кислорода. Эти компании вынуждены в течение длительного времени покупать жидкий кислород для создания кислородная установка собственных мощностей. Из-за высокого спроса на кислород в сталелитейной промышленности стоимость кислорода составляет от 1200 до 3000 юаней за тонну, что составляет от 1,7 до 4,3 юаня за кубический метр кислорода, что значительно превышает средний показатель в сталелитейной промышленности.

Для некоторых сталелитейных компаний, в рамках политики охраны окружающей среды и ограничений на электроснабжение, их кислородные установки могут неожиданно остановиться, что ставит производство в затруднительное положение. Для запуска и остановки криогенной кислородной установки требуется не менее 2-3 дней, поэтому она не является хорошим вариантом для компании, работающей в условиях такой политики.

По сравнению с криогенным методом, VPSA имеет следующие преимущества: низкое энергопотребление, короткое время запуска и остановки, гибкое регулирование нагрузки, что наилучшим образом соответствует потребностям выплавки стали в ЭДП.

Характеристики технологии VPSA для получения кислородаТехнология VPSA для получения кислорода разделяет кислород и азот за счет притяжения азота цеолитовым адсорбентом вследствие сильной реакции между цеолитом и молекулами азота, при этом кислород проходит через адсорбент. Эта технология была изобретена в 1950-х годах компанией Praxair, и в настоящее время, при содействии компании Beijing Peking University Pioneer Technology Co., Ltd., Китай стал крупнейшим рынком VPSA.

Кислородная установка VPSA в основном состоит из энергосистемы (воздуходувка, вакуумный насос, система ПЛК) и адсорбционной системы. Исходный воздух после очистки в фильтре подается в адсорбционную колонну. Колонны заполнены адсорбентами. После предварительной обработки вода, углекислый газ и незначительное количество других компонентов в воздухе адсорбируются, а затем азот адсорбируется цеолитовым адсорбентом. В этом процессе кислород и аргон проходят через адсорбент и обогащаются в буферной емкости. Чистота кислорода может регулироваться в диапазоне от 50% до 93%.

Когда этот процесс продолжается до определенной степени, адсорбция достигает точки насыщения, при которой вакуумный насос вакуумирует колонну (обратный процесс по отношению к адсорбции). Вода, углекислый газ, азот и другие незначительные компоненты десорбируются в воздух, и адсорбент регенерируется. Этот процесс автоматически управляется системой ПЛК.

Преимущества технологии VPSA для получения кислорода1. Низкое энергопотребление, стоимость одного кубического метра кислорода составляет 0,2 юаня.
2. Низкие затраты на техническое обслуживание энергосистемы (воздуходувка и вакуумный насос), так как они являются объемными устройствами и не содержат масла. Легко обслуживать.
3. Высокая степень автоматизации управления. Энергосистема работает синхронно с адсорбционной системой, и установка запускается одной кнопкой. Два рабочих в смену, без постоянного присутствия персонала.
4. Гибкое регулирование производительности. Коэффициент снижения производительности может регулироваться в диапазоне от 50% до 100% с помощью временной последовательности.
5. Быстрый запуск и остановка. Установка может начать производство кислорода через 20 минут после запуска.
6. Короткие сроки строительства. Вакуумный насос и воздуходувка являются стандартным оборудованием, поэтому от начала строительства до получения кислорода обычно требуется 6 месяцев.

Применение технологии VPSA для получения кислородаКитайские заводы с ЭДП начали заменять криогенные установки или резервуары для хранения жидкого кислорода на кислородные установки VPSA. Компании Zhejiang Wantai Special Steel Company, Zunyi Changling Special Company, Luzhou Yixin Steel Company, Chizhou Guichi Guihang Metal Company в последние годы заменили свои кислородные установки на установки VPSA.

Технология VPSA может производить кислород чистотой 93%, поэтому некоторые компании, использующие ЭДП, опасаются, что эта чистота низкая и не подходит для производства специальной стали. На самом деле начальные процессы производства обычной и специальной стали одинаковы: в печь добавляются некоторые элементы для изменения состава специальной стали, а затем в печь подается кислород для обезуглероживания. В итоге получается сталь, и при тонкой очистке кислород не требуется. Таким образом, сущность производства специальной и обычной стали одинакова.

В продукте - кислородном газе - содержится 3% азота и 4% аргона, поэтому некоторые компании, использующие ЭДП, опасаются, что азот повлияет на характеристики специальной стали. На самом деле в легированной стали, такой как рессорно-пружинная, подшипниковая и сталь для бесшовных труб, нет определенных требований к содержанию азота, особенно в обычной стали. Слишком большое количество азота может привести к превышению его содержания в стали для низкотемпературных ударных нагрузок (в Китае установлено требование 70 ppm для содержания азота в такой стали, например, используемой в нефтяных скважинах для судов). Однако многие компании с ЭДП не производят такую сталь, поэтому технология VPSA имеет большие перспективы.

После анализа достаточного количества данных также имеется богатый опыт применения кислорода в ЭДП. Американская компания Praxair доказала, что технология VPSA не увеличивает содержание азота в жидкой стали в процессе ЭДП после длительного исследования. 60-70% заводов с ЭДП используют технологию VPSA для выплавки стали, и на сегодняшний день в мире почти 100 заводов с ЭДП применяют эту технологию. Это доказывает, что технология VPSA может удовлетворить требования выплавки стали в ЭДП.

Информация о компании

Beijing Peking University Pioneer Technology Co., Ltd.. (далее именуемая "PIONEER"), дочерняя компания Пекинского университета, в основном занимается проектированием и производством технологии и оборудования для разделения газов методом PSA, а также соответствующих адсорбентов и катализаторов. Pioneer может предоставлять передовые и зрелые решения для разделения газов для химической промышленности, металлургии, цветной металлургии, стекловолокна, целлюлозно-бумажной промышленности, электроники, мусоросжигания и очистки воды. На сегодняшний день построено более 200 установок среднего/крупного масштаба, производительность которых соответствует международным передовым стандартам.