Производња челика захтева кисеоник као процесни гас за побољшање сагоревања, третман растопљеног метала и реакције оксидације. Систем снабдевања кисеоником мора да одговара условима рада челичане, укључујући тип пећи, брзину потрошње кисеоника, потребну чистоћу, притисак снабдевања и распоред производње.
За мале и средње потребе за кисеоником,ПСА(Адсорпција са променама притиска) генератори кисеоника могу да производе кисеоник директно из компримованог ваздуха путем адсорпције на молекуларном ситу. За веће челичане које захтевају континуирано снабдевање кисеоником стотинама или хиљадама Нм³/х, често се разматрају ВПСА (Вацуум Прессуре Свинг Адсорптион) системи јер процес сепарације користи вакуумску регенерацију и структуру за довод ваздуха засновану на дуваљку. Избор између ПСА и ВПСА зависи од потражње кисеоника, потрошње енергије, услова уградње и интеграције са опремом за производњу челика.
У производњи челика кисеоник није само купљени гас. То је део производног процеса. Систем кисеоника мора бити повезан са пећима, горионицима, копљима, системима за сагоревање или опремом за обогаћивање уз одржавање стабилног протока и притиска током непрекидног рада.
Како функционише ПСА технологија за генерисање кисеоника?
ПСА кисеоникгенератори одвајају кисеоник од компримованог ваздуха кроз поновљени процес адсорпције и регенерације. Основна компонента система је адсорпциони торањ испуњен молекуларним ситом зеолита, које има различите карактеристике адсорпције за молекуле азота и кисеоника.
Типичан ПСА систем за производњу кисеоника састоји се од неколико главних компоненти:
| Компонента | Функција |
|---|---|
| Аир Цомпрессор | Обезбеђује компримовани ваздух за процес одвајања |
| Систем за третман ваздуха | Уклања уље, влагу и нечистоће из компримованог ваздуха |
| Адсорпциони торњеви | Садржи материјале молекуларног сита за одвајање азота |
| Молецулар Сиеве | Селективно адсорбује молекуле азота |
| Резервоар за складиштење кисеоника | Стабилизује проток кисеоника и притисак |
| ПЛЦ контролни систем | Контролише пребацивање вентила и рад система |
ПСА процес почиње када ваздух из околине уђе у ваздушни компресор. Након компресије, ваздух пролази кроз опрему за филтрирање и сушење како би се уклонили загађивачи. Овај процес предтретмана је важан јер уље и влага могу смањити перформансе адсорпције молекуларног сита и скратити радни век материјала.
Пречишћени компримовани ваздух затим улази у један адсорпциони торањ. Под повећаним притиском, молекуле азота хвата молекулско сито, док молекули кисеоника пролазе кроз адсорпциони слој. Добијени гас богат кисеоником се сакупља и шаље у резервоар за складиштење кисеоника.
Након одређеног периода рада, молекуларно сито постаје засићено азотом. Систем затим пребацује проток ваздуха на други адсорпциони торањ, док засићени торањ улази у фазу регенерације. Смањењем притиска, адсорбовани азот се ослобађа, омогућавајући молекуларном ситу да поврати свој адсорпциони капацитет.
Кроз аутоматско пребацивање између циклуса адсорпције и регенерације, ПСА системи могу континуирано да производе кисеоник.
ПСА генератори кисеоника обично обезбеђују нивое чистоће кисеоника око 90-95%. Коначна чистоћа зависи од квалитета молекуларног сита, радног притиска, услова струјања ваздуха и конфигурације система.
Како функционише ВПСА технологија за генерисање кисеоника?
ВПСА кисеоникгенератори користе исти основни принцип раздвајања молекуларним ситом, али примењују технологију регенерације уз помоћ вакуума. Главна разлика је начин на који се ваздух доводи и како се адсорпциони материјал регенерише.
Уместо да користе компримовани ваздух под високим притиском као главну покретачку снагу, ВПСА системи генерално користе дуваљке да обезбеде ваздух ниског притиска и вакуум пумпе за уклањање азота током регенерације.
Оперативни процес ВПСА укључује:
Амбијентални ваздух улази у систем кроз дуваљку.
Ваздух пролази кроз адсорпционе слојеве који садрже молекулско сито.
Молекули азота се адсорбују док кисеоник пролази.
Гас богат кисеоником се сакупља као продукт кисеоника.
Вакум пумпе уклањају азот из молекуларног сита током регенерације.
Циклуси адсорпције и регенерације се настављају аутоматски.
Пошто ВПСА системи раде под условима нижег притиска, они смањују зависност од опреме за компресију ваздуха под високим притиском. Ова метода рада чини ВПСА погодним за апликације које захтевају велики капацитет производње кисеоника и континуирани рад.
У великим погонима за производњу челика, ВПСА системи су често дизајнирани са више адсорпционих јединица, дуваљкама великог капацитета, вакуумском опремом и централизованим контролним системима. Ове конфигурације омогућавају систему да обезбеди стабилан излаз кисеоника за процесе велике потрошње.
Које су главне разлике између ПСА и ВПСА генератора кисеоника?
Иако су ПСА и ВПСА генератори кисеоника засновани на сличној технологији адсорпције, дизајн њихових система ствара разлике у опсегу примене и радним карактеристикама.
| Цомпарисон Итем | ПСА генератор кисеоника | ВПСА генератор кисеоника |
|---|---|---|
| Аир Соурце | Компримовани ваздух | Ваздух ниског притиска из вентилатора |
| Метода регенерације | Смањење притиска | Вакуумска регенерација |
| Главна опрема | Компресор, сушач, филтери | Дуваљка, вакум пумпа |
| Радни притисак | Виши притисак | Нижи притисак |
| Капацитет система | Мали до средњи капацитет | Средњи до веома велики капацитет |
| Инсталациони простор | Компактнији | Захтева већу површину |
| Енергетске перформансе | Погодно за умерени излаз | Погодно за велику континуирану производњу |
| Типична примена | Општа индустријска употреба кисеоника | Велике индустрије челика и тешке индустрије |
Главна разлика није у могућности одвајања кисеоника, већ у скали система и условима рада. ПСА системи се обично бирају када је потреба за кисеоником умерена и флексибилност инсталације је важна. ВПСА системи су прикладнији када потрошња кисеоника достигне велике индустријске размере и када потрошња енергије постане главна ствар.
Захтеви за кисеоником у великој производњи челика
Производња челика укључује неколико процеса у којима кисеоник игра кључну улогу.
У производњи БОФ челика, кисеоник се убризгава у растопљено гвожђе да оксидише угљеник и уклони нежељене елементе. Брзина протока кисеоника, чистоћа и стабилност утичу на процес рафинације.
Пошто операције БОФ захтевају континуирано снабдевање кисеоником током производних циклуса, системи за производњу кисеоника морају одржавати стабилне излазне услове.
Рад у високој пећи може користити обогаћивање кисеоником за повећање концентрације кисеоника у доводу ваздуха. Ово може утицати на услове сагоревања и перформансе пећи.
Велике челичане обично захтевају значајне количине кисеоника за процесе обогаћивања, што чини системе за производњу кисеоника великог капацитета важним.
Електричне лучне пећи користе електричну енергију за топљење челичног отпада. Кисеоник се може користити за подршку сагоревању, оксидацију угљеника и оптимизацију процеса.
Потреба за кисеоником зависи од величине пећи, брзине производње и метода рада.
Кисеоник се такође користи у производњи челика, резању и термичкој обради. У поређењу са примарним процесима производње челика, ове апликације обично захтевају мање количине кисеоника, али ипак захтевају стабилан квалитет снабдевања.
Зашто се ВПСА системи често разматрају за велике челичане?
За велике челичане, потрошња кисеоника је један од најважнијих фактора при избору технологије производње.
ВПСА системи се често разматрају за апликације великих размера јер је њихов дизајн фокусиран на производњу кисеоника великог обима. Употреба дуваљки и вакуумске регенерације омогућава систему да ефикасно ради у условима у којима потражња за кисеоником остаје висока током дужег периода.
Велики челични објекти обично имају:
- Континуирани распореди производње
- Висока потрошња кисеоника
- Строги захтеви за стабилност снабдевања
- Дуги радни сати опреме
- Потражња за смањеним оперативним трошковима
У овим условима, опрема за производњу кисеоника треба да уравнотежи производни капацитет и потрошњу енергије.
Међутим, коначни избор између ПСА и ВПСА треба да се заснива на стварним условима постројења, а не само на скали производње. Такође треба узети у обзир факторе као што су цена електричне енергије, простор за инсталацију, образац потражње за кисеоником и способност одржавања.
Поређење потрошње енергије између ПСА и ВПСА система
Потрошња енергије је важан фактор у индустријској производњи кисеоника јер производња челика већ захтева значајан унос енергије.
ПСА системи се ослањају на ваздушне компресоре за повећање ваздушног притиска. Потрошња енергије компресора расте како се повећава капацитет производње кисеоника. За мање и средње потребе за кисеоником, ова структура може пружити практично решење.
ВПСА системи користе дуваљке и вакуум пумпе уместо компресора високог притиска. У великим апликацијама за производњу кисеоника, овај оперативни метод ниског притиска може смањити потрошњу енергије по јединици произведеног кисеоника.
Неколико фактора утиче на стварне енергетске перформансе:
| Фактор | Ефекат |
|---|---|
| Излаз кисеоника | Већа производња захтева већи капацитет за обраду ваздуха |
| Окиген Пурити | Виши захтеви за чистоћом могу утицати на рад система |
| Стање молекуларног сита | Старење материјала може смањити ефикасност одвајања |
| Квалитет предтретмана ваздуха | Влага и контаминација уља утичу на перформансе адсорпције |
| Радно време | Континуирани рад повећава утицај енергетске ефикасности |
Због тога би произвођачи челика требало да процене системе за производњу кисеоника на основу дугорочних услова рада уместо да упоређују само почетне спецификације опреме.
Шта произвођачи челика треба да размотре пре него што изаберу генератор кисеоника?
Избор генератора кисеоника захтева анализу техничких и оперативних захтева.
Потребна брзина протока кисеоника је први фактор који треба проценити. Произвођачи треба да узму у обзир нормалну потражњу за производњом, вршну потрошњу и могућу будућу експанзију.
Различити процеси челика захтевају различите услове кисеоника. Опрема треба да буде конфигурисана према захтевима пећи, дизајну цевовода и параметрима процеса.
ПСА и ВПСА системи захтевају различите распореде. ПСА системи захтевају простор за компресоре и опрему за третман ваздуха, док ВПСА системи захтевају веће површине за дуваљке, вакуум пумпе и адсорпционе јединице.
Системи за производњу кисеоника захтевају редовну инспекцију филтера, вентила, материјала молекуларних сита и контролних компоненти. Правилно одржавање помаже у одржавању стабилне производње кисеоника.
Модерни индустријски генератори кисеоника обично укључују ПЛЦ управљачке системе, праћење притиска, детекцију чистоће, функције аларма и опције даљинске комуникације. Ове функције помажу оператерима да прате статус опреме током континуиране производње.
НЕВТЕК производња генератора кисеоника и индустријске примене
НЕВТЕКфокусира се на индустријске системе за производњу кисеоника ПСА, системе за производњу азота ПСА и сродну опрему за компресију и пречишћавање ваздуха. Компанија нуди решења за производњу гаса на лицу места дизајнирана за индустријске кориснике којима је потребно континуирано снабдевање гасом.
Дизајн система за производњу кисеоника укључује више техничких аспеката, укључујући предтретман ваздуха, конфигурацију процеса адсорпције, складиштење кисеоника, аутоматску контролу вентила и интеграцију система. НЕВТЕК развија конфигурације опреме у складу са различитим захтевима примене, укључујући брзину протока кисеоника, ниво чистоће, услове притиска и окружење за инсталацију.
За индустрије као што су производња челика, прерада метала и друге апликације које троше кисеоник, компанија се фокусира на усклађивање перформанси опреме са стварним радним условима. Током процеса пројектовања опреме разматрају се конфигурација система, стабилност производње и дугорочни рад.
Интеграцијом технологије одвајања кисеоника са дизајном индустријског гасног система, НЕВТЕК подржава клијенте у успостављању система за снабдевање кисеоником на лицу места погодних за континуална производна окружења
Закључак
ПСА и ВПСА генератори кисеоника користе технологију адсорпције на молекуларном ситу за производњу кисеоника из ваздуха, али су дизајнирани за различите индустријске захтеве.
ПСА генератори кисеоника су обично погодни за апликације које захтевају умерени капацитет производње кисеоника, флексибилну инсталацију и модуларну конфигурацију. ВПСА генератори кисеоника су погоднији за производњу челика великих размера где је потражња за кисеоником велика и потребан је континуирани рад.
За произвођаче челика, избор одговарајуће технологије производње кисеоника захтева процену потрошње кисеоника, производних процеса, потрошње енергије, услова уградње и будућих планова проширења. Правилно дизајниран систем за производњу кисеоника може обезбедити стабилно снабдевање кисеоником на лицу места и подржати непрекидан рад савремених постројења за производњу челика.
