Tērauda ražošana vienmēr ir bijusi līdzsvars starp efektivitāti un izmaksām. Pamatprocesos, piemēram, domnas skābekļa -bagātinātu ogļu iesmidzināšanā, elektriskā loka krāsnī tērauda ražošanā un saķepināšanas uzlabošanā, skābekļa tīrība, spiediens un piegādes stabilitāte tieši nosaka enerģijas patēriņu uz tonnu un ražošanas griestus. No visām skābekļa ražošanas tehnoloģijām kriogēnā gaisa atdalīšana ir kļuvusi par gāzes piegādes pamatloģiku integrētajās tērauda rūpnīcās, pateicoties tās lielajam apjomam, augstajai tīrībai un ekonomiskajām priekšrocībām.
Vairākus gadus strādājot metalurģijas un ķīmiskās rūpniecības nozarēs, Shenger Gas ir novērojis, ka daudzi tērauda projekti mēdz pārāk daudz koncentrēties uz sākotnējām iekārtām, izvēloties skābekļa padeves risinājumu, vienlaikus neievērojot atbilstību starp kriogēno gaisa atdalīšanu un tērauda ražošanas ritmu. Šajā rakstā ir aplūkota inženiertehniskā perspektīva, lai noskaidrotu, kā kriogēnā gaisa atdalīšana patiesi kalpo tērauda ražošanas nepārtrauktībai un svārstībām.
Kāpēc tērauda rūpniecība nevar iztikt bez kriogēnās gaisa atdalīšanas
Skābekļa pieprasījumam tērauda rūpnīcās ir divas atšķirīgas iezīmes: nepārtraukta liela -apjoma bāzes slodze un periodiski īstermiņa{1}} maksimumi. Domnas krāsnīm ir nepieciešama nepārtraukta skābekļa bagātināšana 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, savukārt pārveidotājiem ir nepieciešama tūlītēja liela plūsma pūšanas periodos.
Lai gan membrānas atdalīšana un spiediena svārstību adsorbcija (PSA/VPSA) piedāvā elastību maza{0}}mēroga, vidējas-tīrības scenārijos, gaisa kriogēnā atdalīšana joprojām ir vienīgā inženiertehniskā-nobriedusi iespēja ar zemākajām skābekļa vienības izmaksām, ja skābekļa pieprasījums ir desmitiem tūkstošu Nm³/h un tīrības prasības pārsniedz 90%. Izmantojot zemas -temperatūras destilāciju, gaisa kriogēnā atdalīšana atdala gaisu skābeklī, slāpeklī un argonā, un viena -vilciena jauda sasniedz vairāk nekā 100 000 Nm³/h un skābekļa tīrība ir stabila virs 99,6%, pilnībā atbilst tērauda ražošanas procesa prasībām.
Kriogēnās gaisa atdalīšanas un tērauda ražošanas ritma inženiertehniskā atbilstība
Vietnes inženieriem{0}}reti problēmas rada tas, vai iekārta spēj ražot skābekli, bet gan tā apturēšanas spēja. Tērauda ražošana nav pastāvīgas slodzes-domnas apkope, pārveidotāja izslēgšana un velmēšanas līnijas regulēšana var izraisīt skābekļa pieprasījuma svārstības par 20–40% stundu laikā.
Mūsdienu kriogēnās gaisa atdalīšanas sistēmās parasti tiek izmantots nobriedis molekulārā sieta attīrīšanas + pastiprinātāja turboekspandera + strukturētas iepakošanas kolonnas process. Strukturētā iepakošanas kolonna apvienojumā ar DCS vadības sistēmu nodrošina vienmērīgu slodzes regulēšanu 30–105% diapazonā, savukārt šķidruma rezerves sistēma (šķidrā skābekļa uzglabāšanas tvertne + iztvaicētājs) var reaģēt uz maksimālo pieprasījumu dažu minūšu laikā. Šis kombinētais darbības modelis "gāzveida ražošana + šķidruma rezerves" pašlaik ir labākais līdzsvars starp drošību un ekonomiju tērauda rūpnīcu skābekļa sistēmās.
No inženiertehniskā viedokļa labi-izstrādātā kriogēnā gaisa atdalīšanas sistēmā gāzveida skābekļa ražošanai vajadzētu segt aptuveni 80% no tērauda rūpnīcas vidējā skābekļa pieprasījuma, bet atlikušo maksimumu papildina šķidrā skābekļa iztvaicēšana. Šī pieeja ļauj izvairīties no enerģijas patēriņa pieauguma, ko izraisa biežas gaisa atdalīšanas iekārtas slodzes izmaiņas, un samazina aprīkojuma noguruma risku.
Kriogēnās gaisa atdalīšanas slēptās inženiertehniskās priekšrocības
Papildus pašai skābekļa padevei kriogēnā gaisa atdalīšana piedāvā divas viegli aizmirstamas vērtības.
Pirmkārt, slāpekļa un argona kop{0}ražošanas vērtība. Tērauda rūpniecībā procesa aizsardzībai, attīrīšanai un instrumentu gaisam ir nepieciešams ne tikai skābeklis, bet arī slāpeklis. Kriogēnā gaisa atdalīšana var vienlaicīgi ražot slāpekli dažādās tīrības pakāpes, vienlaikus atdalot skābekli. Nerūsējošā tērauda ražošanā argons ir būtiska aizsarggāze. Kriogēnā gaisa atdalīšana var vienlaikus piegādāt skābekli, slāpekli un argonu -viens-līdz-trīs, un kopējā energoefektivitāte ievērojami pārsniedz atsevišķas skābekļa ražošanas un iegādātās gāzes.
Otrkārt, piegādes noturība, izmantojot šķidrās rezerves. Daudzi tērauda projekti gāzes avotu plānošanas laikā koncentrējas tikai uz cauruļvadu gāzi, ignorējot risku mazināšanu, ko nodrošina šķidrās rezerves. Ja gaisa atdalīšanas iekārta piedzīvo neplānotu apturēšanu bez pietiekamas šķidrā skābekļa uzglabāšanas uz vietas, visa iekārta saskaras ar ražošanas apturēšanu. Nobrieduši kriogēnās gaisa atdalīšanas projekti parasti konfigurē 48–72 stundas šķidrā skābekļa rezerves jaudas, samazinot ekonomiskos zaudējumus no neplānotas dīkstāves.
Trīs viegli nenovērtējamas problēmas atlasē un darbībā
Šāda veida problēmas bieži atkārtojas reālos projektos, un tām ir jāpievērš uzmanība no tērauda uzņēmumiem risinājuma izstrādes posmā:
1. Cirkulējošā ūdens sistēmas uzticamība: Kriogēnā gaisa atdalīšana ir atkarīga no cirkulējošā dzesēšanas ūdens daudz vairāk, nekā vairums cilvēku iedomājas. Ūdens cietība, temperatūras svārstības un sūkņa dublēšana-jebkura problēma šajās zonās var tieši izraisīt gaisa atdalīšanas iekārtas izslēgšanu. Projektēšanas stadijā ir ieteicams pieņemt konfigurāciju "divējā ūdens padeve + neatkarīgs dzesēšanas torņa modulis".
2. Energosistēmas harmonikas un pārsprieguma ietekme: liela gaisa kompresora palaišana ietekmē iekārtas elektrotīklu, savukārt plaša mainīgas frekvences piedziņas izmantošana rada harmonikas problēmas. Tērauda rūpnīcas pašas ir daudz-enerģijas patērētāji ar sarežģītām enerģijas vidēm. Gaisa atdalīšanas iekārtas elektriskā konstrukcija ir jāintegrē ar rūpnīcas -enerģijas sistēmas aprēķiniem; pretējā gadījumā var rasties aizsardzības ierīces nepareiza darbība.
3. Rezerves daļas un apkopes cikli: molekulāro sietu nomaiņas cikli, turboekspandera gultņu kalpošanas laiks un galvenā siltummaiņa spiediena krituma palielināšanās ātrums{1}}šie šķietami ierastie parametri, ja tie neatbilst tērauda rūpnīcas ikgadējās apkopes periodiem, var izraisīt kaskādes neplānotas izslēgšanas. Tērauda galvenā procesa apkopes grafiku ieteicams mainīt-, pamatojoties uz gaisa atdalīšanas iekārtas apkopes cikliem.
Kriogēnā gaisa atdalīšana nav jauna tehnoloģija, taču tās inženiertehniskais dziļums skābekļa piegādē tērauda rūpniecībai joprojām nav pilnībā izpētīts. Labi-izstrādātu kriogēno gaisa atdalīšanas sistēmu nevajadzētu iegādāties un pārvaldīt kā "melnās kastes iekārtu", bet tā jāuzskata par procesa vienību, kas ir tikpat svarīga kā domnas un pārveidotāji.
Shenger Gas vienmēr ir uzskatījis, ka tehnisko izstrādājumu vērtība ir nevis veicināšana, bet gan palīdzība inženieriem izvairīties no apkārtceļiem. Integrācijas punkts starp kriogēno gaisa atdalīšanu un tērauda ražošanu nav skaitļi iekārtas datu lapā, bet gan stabils skābekļa spiediens katrā maiņā, savlaicīga papildu gāze katrā maksimuma laikā un uzticama darbība katrā apkopes ciklā.
Tērauda uzņēmumiem, kas plāno vai atjaunina savas skābekļa padeves sistēmas, nevis aizraujas ar atsevišķiem -iekārtu zīmoliem, daudz vērtīgāk ir ieguldīt pūles sistēmu saskaņošanā un rezerves jaudas projektēšanā,-tā bieži vien ir patiesā atslēga, lai noteiktu ilgtermiņa darbības izmaksas.
