การประยุกต์ใช้ระบบออกซิเจน VPSA ในอุตสาหกรรมการผลิตปูนซีเมนต์เพื่อการปรับปรุงเทคโนโลยี

ตั้งแต่ปี 1985 ประเทศจีนในฐานะประเทศผู้ผลิตปูนซีเมนต์รายใหญ่ได้ครองอันดับหนึ่งของโลกด้านการผลิตปูนซีเมนต์ติดต่อกัน 37 ปี อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์กลายเป็นหนึ่งในภาคส่วนสำคัญที่ต้องปรับเปลี่ยนเพื่อการประหยัดพลังงานและลดการปล่อยก๊าซ เนื่องจากลักษณะการใช้พลังงานสูง ในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ เตาเผาปูนซีเมนต์ซึ่งเป็นอุปกรณ์เผาไหม้ถ่านหินหลักนั้นคิดเป็นสัดส่วนที่สำคัญของพลังงานทั้งหมดและการปล่อยคาร์บอนของโรงงานปูนซีเมนต์ เทคโนโลยีการเผาไหม้ที่เสริมออกซิเจนเป็นโครงการส่งเสริมสำคัญระดับประเทศเพื่อการประหยัดพลังงานและการปล่อยคาร์บอนต่ำในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ การอัปเกรดระบบจ่ายอากาศของเตาเผาปูนซีเมนต์โดยใช้เทคโนโลยีนี้มีผลดีต่อประสิทธิภาพการเผาไหม้เชื้อเพลิงและผลผลิตปูนเม็ด ระบบ VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) และ PSA（变压吸附） การผลิตออกซิเจนได้กลายเป็นตัวเลือกแรกในโครงการปรับปรุงเทคโนโลยีเหล่านี้ เนื่องจากระยะเวลาก่อสร้างสั้น ปรับขนาดได้ตามความต้องการ การทำงานที่ยืดหยุ่น และสะดวกในการเริ่มและหยุดทำงาน

1. ทิศทางการประยุกต์ใช้ระบบผลิตออกซิเจน VPSA สำหรับการปรับปรุงเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมการผลิตปูนซีเมนต์

ในการผลิตปูนซีเมนต์ การใช้พลังงานคิดเป็นมากกว่า 50% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด และเตาเผาในฐานะส่วนประกอบการเผาไหม้หลักก็เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เชื้อเพลิงมากที่สุดในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ โดยปกติถ่านหินบดจะถูกป้อนเข้าไปในหัวเผาและเผาในอากาศจากพัดลมเป็นเชื้อเพลิง หากใช้เทคโนโลยีการเผาไหม้ที่เสริมออกซิเจน ปริมาณออกซิเจนที่สูงกว่าอากาศจะช่วยให้เกิดผลดีในการช่วยเผาไหม้โดยทำให้เชื้อเพลิงเผาไหม้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น เพิ่มอุณหภูมิการเผาของถ่านหินบด และลดระยะเวลาการเผาไหม้ลง จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพเชื้อเพลิงโดยรวมของทั้งระบบ นอกจากนี้ เนื่องจากการเผาไหม้ที่เสริมออกซิเจนสามารถเพิ่มอุณหภูมิเปลวไฟและทำให้บรรยากาศการเผาไหม้คงที่ จึงเป็นประโยชน์ในการเพิ่มความแข็งแรงของปูนเม็ดและปรับปรุงการผลิตปูนเม็ดให้ดียิ่งขึ้น

เทคโนโลยีการผลิตออกซิเจน VPSA และ PSA สามารถประยุกต์ใช้กับเตาเผาปูนซีเมนต์ที่มีกำลังการผลิตต่างๆ ทำให้สามารถใช้งานแบบหนึ่งต่อหนึ่งหรือหนึ่งต่อหลายได้ มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในโครงการปรับปรุงประหยัดพลังงาน ด้วยวงจรการก่อสร้างที่สั้นกว่า การทำงานที่ยืดหยุ่นกว่า และการปรับอัตราส่วนการลดกำลังการผลิตที่เหมาะสมกว่า

2. การประยุกต์ใช้โรงผลิตออกซิเจน VPSA แบบสองหอคอยในโรงงานปูนซีเมนต์ในเกาหลี

ในปี 2021 โรงงานปูนซีเมนต์แห่งหนึ่งในเกาหลีใต้ตั้งใจจะดำเนินการปรับเปลี่ยนเตาเผาปูนซีเมนต์ด้วย การเผาไหม้ที่เสริมด้วยออกซิเจน เทคโนโลยี เนื่องจากโครงสร้างพลังงานในท้องถิ่น ถ่านหินส่วนใหญ่นำเข้า เพื่อลดต้นทุนเพิ่มเติม การส่งเสริมเชื้อเพลิงทางเลือกและปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้เพิ่มเติมจึงกลายเป็นความจำเป็นเร่งด่วนในการปรับปรุงเทคโนโลยี เนื่องจากพื้นที่ในโรงงานมีจำกัด พื้นที่ที่ใช้ได้สำหรับอุปกรณ์ออกซิเจนมีเพียง 21.6mx25.4m และจุดใช้ก๊าซทั้งหมด 7 จุดกระจายตัวค่อนข้างมาก โรงงานปูนซีเมนต์ตัดสินใจนำเทคโนโลยีการผลิตออกซิเจน VPSA ของ PKU Pioneer มาใช้ปรับปรุงระบบจ่ายก๊าซปัจจุบัน หลังจากทบทวนกระบวนการแยกอากาศแบบไครโอเจนิก แบบเมมเบรน และแบบ VPSA อย่างละเอียด โดยความต้องการกำลังการผลิตออกซิเจนคือ 5000Nm³/h ด้วยความบริสุทธิ์ 90%

โครงการปรับปรุงนี้ใช้ชุดผลิตออกซิเจน VPSA แบบสองหอคอยเพื่ออัปเกรดระบบจ่ายก๊าซเดิม หลังจากเพิ่มความดันเป็น 150kPa ออกซิเจนผลิตภัณฑ์ที่ได้จากระบบออกซิเจนที่มีความดัน 20-30kPa อัตราการไหล 5000Nm³/h และความบริสุทธิ์ 90% จะถูกส่งไปยังเตาเผาปูนซีเมนต์ 7 เตาในรูปแบบหนึ่งต่อหลาย และควบคุมและปรับที่จุดก๊าซแต่ละจุดตามความต้องการออกซิเจนจริง

เมื่อการปรับปรุงเทคโนโลยีเสร็จสมบูรณ์ ระบบ เตาเผาปูนซีเมนต์ ทำงานได้อย่างเสถียรหลังจากเริ่มต้นโรงผลิตออกซิเจน การใช้ถ่านหินลดลงเมื่อเทียบกับก่อนการปรับปรุงเมื่อใช้ถ่านหินบดเพียงอย่างเดียวเป็นเชื้อเพลิง ขณะที่พลาสติกเผาไหม้สมบูรณ์มากขึ้นในบรรยากาศที่มีออกซิเจนสูง และประสิทธิภาพความร้อนดีขึ้นเมื่อใช้เชื้อเพลิงทางเลือก นอกจากนี้ การผลิตปูนเม็ดเพิ่มขึ้นมากกว่า 10% เมื่อเทียบกับปีก่อน เมื่อเปรียบเทียบกับพารามิเตอร์การผลิตเดิม ประสิทธิภาพการผลิตทั้งหมดของเตาเผามีความเสถียรมากขึ้นหลังการปรับปรุง หลังการปรับปรุงเทคโนโลยี สัดส่วนการใช้เชื้อเพลิงทางเลือก (ขยะพลาสติก) เพิ่มขึ้น ซึ่งไม่เพียงลดต้นทุนถ่านหิน แต่ยังช่วยให้ได้รับเงินอุดหนุนเพิ่มเติมจากรัฐบาลเนื่องจากการกำจัดขยะพลาสติก จึงช่วยลดต้นทุนเชื้อเพลิงโดยรวมได้อย่างมาก การปรับปรุงการเผาไหม้ที่เสริมออกซิเจนโดยใช้เทคโนโลยีการผลิตออกซิเจน VPSA นำมาซึ่งผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ชัดเจน โดยลดต้นทุนเชื้อเพลิงของระบบการผลิตปูนซีเมนต์ เพิ่มผลผลิตปูนเม็ด และทำให้การทำงานของเตาเผามีเสถียรภาพ

3. ลักษณะและข้อดีของเทคโนโลยีการผลิตออกซิเจน VPSA

การปรับปรุงเทคโนโลยีนี้ใช้เตียงดูดซับแบบเรเดียลของ PKU Pioneer และซีโอไลต์โมเลกุลออกซิเจนรุ่นที่สาม กระบวนการมีลักษณะดังต่อไปนี้:

3.1 กระบวนการที่ง่ายและการเริ่ม-หยุดทำงานที่รวดเร็ว

โรงผลิตออกซิเจน VPSA ใช้โบลเวอร์และปั๊มสุญญากาศในการป้อนและดูดอากาศตามลำดับ หอคอยดูดซับสามารถต่อขนานกันได้สองหอหรือมากกว่า และโดยปกติสองหอสามารถผลิตออกซิเจนสูงสุด 7500Nm³/h การดูดซับสิ่งเจือปนและการปล่อยออกซิเจนผลิตภัณฑ์ทำได้โดยการปรับความดันให้เท่ากัน การล้างด้วยออกซิเจน การเพิ่มความดันและการดูดซับ ขณะที่การคายซับสิ่งเจือปนและการสร้างตัวดูดซับใหม่ทำได้โดยการลดความดัน การสกัดด้วยสุญญากาศและการล้าง กระบวนการโดยรวมง่าย: มีระบบอัตโนมัติระดับสูง วาล์วเปิด-ปิดโดยการควบคุมตามลำดับเวลา และใช้เวลาเพียง 15 นาทีในการเริ่มต้นเพื่อให้เป็นไปตามความต้องการออกซิเจน ด้วยการทำงานที่ยืดหยุ่นและการเริ่ม-หยุดที่สะดวก

3.2 การใช้งานง่ายและการปรับอัตราส่วนลดกำลังการผลิตที่ยืดหยุ่น

ชุดผลิตออกซิเจน VPSA สามารถปรับได้โดยการตั้งค่าขั้นตอนตามลำดับและควบคุมพารามิเตอร์วาล์วเพื่อให้บรรลุการปรับอัตราส่วนลดกำลังการผลิตและความบริสุทธิ์ของออกซิเจน สามารถปรับโหลดจาก 30%-100% และความบริสุทธิ์จาก 70%-94% โดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการใช้พลังงานต่อหน่วยของออกซิเจนบริสุทธิ์

3.3 การทำงานที่เสถียรและค่าบำรุงรักษาต่ำ

อุปกรณ์กำลังของระบบออกซิเจน (โบลเวอร์แบบราก, ปั๊มสุญญากาศ, และโบลเวอร์เพิ่มความดัน) ทำให้การทำงานมีเสถียรภาพมากขึ้นและต้องการการบำรุงรักษาประจำวันน้อยลง นอกจากนี้ ระบบควบคุมขั้นสูงของ PKU Pioneer ด้วยระบบอัตโนมัติระดับสูงทำให้องค์กรผู้ผลิตไม่ต้องลงทุนในทุนดำเนินงานและบำรุงรักษาและต้นทุนโยธามากเกินไป

3.4 การทำงานที่อุณหภูมิปกติและความปลอดภัยสูง

เนื่องจากชุดผลิตออกซิเจน VPSA ทำงานที่อุณหภูมิห้องและความดันต่ำ จะไม่มีการสะสมของออกซิเจนเหลวและอะเซทิลีนเมื่อเทียบกับระบบแยกอากาศแบบไครโอเจนิก ดังนั้นจึงมีความปลอดภัยสูงกว่า

3.5 ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ

การใช้พลังงานโดยรวมต่อหน่วยออกซิเจนบริสุทธิ์ของโรงผลิตออกซิเจน VPSA และ PSA ต่ำกว่า (0.29~0.33kWh/Nm³) ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมน้อยลง

3.6 ระยะเวลาก่อสร้างสั้นและเสียงรบกวนต่ำ

สามารถใช้โครงสร้างเหล็กแบบบูรณาการพร้อมผนังกันเสียงซึ่งมีวงจรการก่อสร้างสั้นกว่าโรงงานคอนกรีตแบบดั้งเดิม ใช้วัสดุลดเสียงรบกวนแบบผสมเพื่อการลดเสียงรบกวนและระดับเสียงที่ระยะ 1 เมตรนอกโรงงาน ≤85dB

ในฐานะระบบผลิตออกซิเจนที่สะดวกและมีประสิทธิภาพ โรงผลิตออกซิเจนแบบ VPSA และ PSA มีข้อได้เปรียบมากกว่าในโครงการปรับปรุงเทคโนโลยีของโรงปูนซีเมนต์ เนื่องจากระยะเวลาก่อสร้างสั้นกว่าและการทำงานที่ยืดหยุ่นกว่า หลังจากปรับปรุงระบบจ่ายก๊าซของเตาเผาอุตสาหกรรมด้วยเทคโนโลยีการเผาไหม้แบบเติมออกซิเจนโดยใช้วิธีผลิตออกซิเจนแบบ VPSA และ PSA เป็นหลัก จะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ถ่านหินผงและการผลิตปูนเม็ดได้อย่างครอบคลุม ในบริบทเร่งด่วนของการอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยมลพิษ การส่งเสริมการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเผาไหม้แบบเติมออกซิเจนในระบบจ่ายก๊าซของเตาเผาอุตสาหกรรมสามารถบรรลุผลการประหยัดพลังงานและลดคาร์บอนที่ดีขึ้น

ในฐานะผู้ผลิตและผู้จำหน่ายโรงผลิตออกซิเจนแบบ VPSA และ PSA ที่ใหญ่ที่สุดในโลก PKU Pioneer ได้สร้างระบบออกซิเจนมากกว่า 300 ระบบให้กับลูกค้าในกว่า 10 ประเทศ ด้วยกำลังการผลิตสูงสุดถึง 80,000 Nm³³/h หน่วยผลิตออกซิเจนประสิทธิภาพสูงของเราได้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมกว่า 10 สาขา รวมถึงเหล็กและเหล็กกล้า โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก การผลิตแก้ว การเผาขยะ แบตเตอรี่พลังงาน ฯลฯ เราได้รับการยอมรับอย่างสูงจากองค์กรชั้นนำในแต่ละสาขาในด้านความน่าเชื่อถือ ความเสถียร และความปลอดภัยที่เหนือกว่า รวมถึงบริการที่จริงใจที่เรามอบให้