Rūpniecisko gāzes iekārtu sektorā pieprasījums pēc gāzes apgādes sistēmām dažādās nozarēs ievērojami atšķiras. Dažos projektos prioritāte ir sākotnējām investīcijām, savukārt citos vairāk uzmanības tiek pievērsta-ilgtermiņa darbības izmaksām. Tomēr liela mēroga nepārtrauktas ražošanas iekārtām gāzes avota stabilitāte, spēja kontrolēt tīrību un turpmākās paplašināšanas iespēja bieži vien ir svarīgāka par pašu aprīkojumu.
Tā kā Shenger Gas, uzņēmums, kas jau sen ir nodevis rūpniecisko gāzes iekārtu ražošanu, mēs bieži sastopamies ar vienu un to pašu klientu jautājumu sistēmas projektēšanas un projektu diskusiju laikā: kāda veida industriālie projekti ir labāk piemēroti kriogēnajām gaisa atdalīšanas vienībām (ASU)?
Kriogēnie ASU nav piemēroti visiem gāzes lietojumiem, sākot no tehniskajiem principiem un beidzot ar{0}}reālās darbības saskaņošanu. Tomēr rūpnieciskajās sistēmās, kurām nepieciešams liels plūsmas ātrums, nepārtraukta darbība un augsta tīrības pakāpe, tās bieži piedāvā skaidras un visaptverošas priekšrocības.
Šajā rakstā ir sniegta sistemātiska analīze, kuras pamatā ir rūpnieciskā lietojuma raksturlielumi, no kuriem liela mēroga{0}}gāzes piegādes projekti ir labāk piemēroti kriogēniem ASU, un izcelti galvenie faktori, kas uzņēmumiem jāņem vērā, izvēloties gāzes piegādes risinājumu.
Kas ir kriogēnā gaisa atdalīšanas vienība (ASU)?
Kriogēnās gaisa atdalīšanas iekārta ir pilnīga sistēma, kas atdala gaisa komponentus, -piemēram, skābekli, slāpekli un argonu-, izmantojot tādus procesus kā gaisa saspiešana, attīrīšana, siltuma apmaiņa, saldēšana uz paplašinātāju{2}} un kriogēnā destilācija ārkārtīgi zemā temperatūrā.
Serdes darba temperatūra parasti sasniedz -170 grādi līdz -190 grādi, kas nodrošina dažādu gāzes komponentu stabilu atdalīšanu, izmantojot divu -kolonnu destilācijas sistēmu. Salīdzinot ar standarta PSA skābekļa ģeneratoriem vai membrānas atdalīšanas sistēmām, kriogēno ASU galvenā priekšrocība ir ne tikai "zemāka temperatūra", bet arī tā spēja piegādāt augstas -tīrības, daudzkomponentu rūpnieciskās gāzes ar zemām svārstībām lielas plūsmas nepārtrauktas darbības apstākļos.
No rūpnieciskā viedokļa kriogēnais ASU būtībā ir risinājums, kas ir labāk piemērots "ilgtermiņa, liela mēroga- 24/7 nepārtrauktai gāzes piegādei".
Liela mēroga-tērauda ražošanas un kausēšanas projekti
Starp visiem rūpnieciskajiem lietojumiem tērauda rūpniecība joprojām ir viena no tipiskākajām un nobriedušākajām kriogēno ASU jomām.
Mūsdienu tērauda ražošanā -neatkarīgi no tā, vai domnas bagātināšana ar skābekli, pamata skābekļa krāsnis (BOF) tērauda ražošana vai elektriskā loka krāsns (EAF) kausēšana-ir vairākas ļoti specifiskas prasības attiecībā uz skābekļa piegādi:
- Ļoti augstas gāzes apjoma prasības
- Ilgas nepārtrauktas darba stundas
- Augstas skābekļa tīrības prasības
- Īpaši augstas prasības sistēmas stabilitātei
Lielām tērauda rūpnīcām parasti ir nepieciešama skābekļa padeves jauda no desmitiem tūkstošu līdz pat simtiem tūkstošu Nm³/h, bieži vien ar augstas -tīrības pakāpes slāpekli aizsardzībai, attīrīšanai un nepārtrauktas liešanas sistēmām.
Vairāku mazu -līdz-vidēju PSA sistēmu izmantošana ne tikai prasa lielu vienību skaitu, bet arī ievērojami palielinātu uzturēšanas izmaksas laika gaitā. Turpretim kriogēns ASU var nodrošināt vienlaicīgu skābekļa, slāpekļa un pat argona izvadi, izmantojot vienu lielu-jaudas vienību, nodrošinot procesa stabilitāti, vienlaikus saskaņojot ar lielu tērauda rūpnīcu ilgtermiņa energoefektivitātes mērķiem. Tērauda projektiem, kuru gada izlaide pārsniedz vienu miljonu tonnu, kriogēnie ASU ir kļuvuši par nozares standartu.
Ogļu ķīmijas un naftas ķīmijas projekti
Ogļu ķīmijas un naftas ķīmijas rūpniecība ir vēl viena joma, kas ir ļoti atkarīga no kriogēnajiem ASU.
Neatkarīgi no tā, vai oglēs -līdz-metanolam, oglēm-uz-olefīniem, sintētiskajam amonjakam vai attīrīšanas hidrogenēšanas procesos, skābeklim un slāpeklim bieži ir tieša loma kodolreakciju plūsmās. Šiem projektiem parasti ir kopīgas šādas iezīmes:
- Gāzes padevi nevar pārtraukt
- Augsta gāzes spiediena prasības
- Ilgi darbības cikli ar nepārtrauktu ražošanu{0}}visu gadu
- Augsta jutība pret tīrības svārstībām
Īpaši liela mēroga-gazifikatoriem ir ļoti stingras prasības attiecībā uz skābekļa plūsmu un tīrības stabilitāti. Pat īslaicīgas svārstības var ietekmēt visas ražošanas līnijas siltuma līdzsvaru.
Tā kā kriogēnajos ASU izmanto zemas{0}}temperatūras destilāciju, produkta tīrība ir stabilāka. Turklāt tie var piegādāt augsta-spiediena skābekli tieši caur šķidrā skābekļa iekšēju saspiešanu, samazinot pakārtotās kompresijas enerģiju. Tāpēc tie piedāvā nepārprotamas priekšrocības lielos ogļu ķīmijas projektos.
Krāsaino metālu kausēšanas projekti
Krāsaino metālu kausēšana-, piemēram, vara, svina, cinka un niķeļa,-ir arī svarīga kriogēno ASU pielietojuma joma.
Skābekli{0}}bagātinātos kausēšanas procesos stabils, augstas-tīrības pakāpes skābeklis ievērojami uzlabo sadegšanas efektivitāti, saīsina kausēšanas ciklus un samazina īpatnējo enerģijas patēriņu.
Lieliem kausēšanas cehiem skābekļa padeves sistēmai ir jānodrošina ne tikai liels plūsmas ātrums, bet arī:
- Ilgtermiņa{0}}stabila darbība
- Spēja izturēt slodzes svārstības
- Vienlaicīga gāzes padeve vairākiem procesa posmiem
Kriogēnie ASU darbojas uzticamāk šajos nepārtrauktās, augstas{0}}slodzes apstākļos. Turklāt ar tām saistītās slāpekļa sistēmas var izmantot aizsardzībai, attīrīšanai un drošības izolācijai iekārtu apkopes laikā. Kausēšanas uzņēmumiem, kuriem nepieciešama nepārtraukta ražošana visu gadu, kriogēnās sistēmas kopējā darbības vērtība parasti ir daudz augstāka nekā īstermiņa-cikla gāzes ražošanas aprīkojuma vērtība.
Jauni enerģijas materiāli un fotoelementu (PV) ražošanas projekti
Strauji augot jaunajai enerģētikas nozarei, pieprasījums pēc augstas{0}}tīrības rūpnieciskajām gāzēm tādās nozarēs kā litija akumulatoru materiāli, fotoelementu silīcija materiāli un pusvadītāju ražošana.
Lai gan skābekļa patēriņš vienā ražotnē šajās nozarēs var nebūt tik liels kā tērauda ražošanā, tās nosaka stingrākas gāzes kvalitātes prasības:
- Slāpekļa tīrība parasti ir nepieciešama 99,999%
- Ārkārtīgi zemas svārstības gāzes padevē
- Nav eļļas, ūdens vai daļiņu piesārņojuma
- Sistēmām ir jāatbalsta 24/7 stabila darbība
Kriogēnajiem ASU ir dabiskas priekšrocības augstas{0}}tīrības slāpekļa padevē, tāpēc tie ir īpaši piemēroti centralizētas gāzes padeves modeļiem lielās PV bāzēs, pusvadītāju parkos un jaunu materiālu industriālos parkos. Salīdzinot ar vairākiem sadalītiem slāpekļa ģeneratoriem, centralizētā kriogēnās gāzes padeve nodrošina labāku tīrības kontroli, darbības konsekvenci un mērogojamību nākotnē.
Centralizēti gāzes piegādes projekti lielos ķīmiskās rūpniecības parkos
Pēdējos gados arvien vairāk industriālo parku ir pieņēmuši centralizētus gāzes piegādes modeļus.
Šajā modelī vienam lielam gāzes mezglam ir jāapkalpo vairākas rūpnīcas, piegādājot skābekli, slāpekli, argonu un pat šķidrus produktus. Šādi projekti parasti saskaras ar vairākiem izaicinājumiem:
- Daudzveidīgas lietotāju prasības
- Plašas maksimālās gāzes pieprasījuma svārstības
- Nepieciešami vairāki gāzes veidi
- Skaidra nepieciešamība pēc turpmākas paplašināšanās
Kriogēno ASU daudzkomponentu atdalīšanas iespēja padara tos ļoti piemērotus parka-līmeņa centralizētai gāzes piegādei. Pareizi konfigurējot šķidruma uzglabāšanu, rezerves sistēmas un viedo vadību, tie var atbalstīt ilgtermiņa, stabilu gāzes piegādi vairākiem lietotājiem. No IA perspektīvas, palielinoties gāzes pieprasījumam, kriogēno ASU vienības gāzes ražošanas izmaksām ir tendence kļūt konkurētspējīgākām.
Kā noteikt, vai projekts ir piemērots kriogēnai ASU
No inženiertehniskās prakses viedokļa, ja projektam ir šādas trīs īpašības, kriogēnajam ASU parasti ir vērts piešķirt prioritāti:
- Liels gāzes pieprasījuma apjoms — tiklīdz skābekļa vai slāpekļa nepieciešamība sasniedz vidēju{0}}līdz-lielu apjomu, kriogēno sistēmu apjomradīti ietaupījumi kļūst acīmredzami.
- Nepieciešama nepārtraukta darbība — rūpnīcas, kas darbojas 24/7 gadus-, ir labāk piemērotas kriogēno procesu ilgstošai stabilai darbībai-.
- Augstas prasības pēc tīrības un stabilitātes — īpaši projektiem, kuros nepieciešams augstas -tīrības pakāpes skābeklis, augstas-tīrības pakāpes slāpeklis vai vienlaicīga argona ražošana, kriogēnajai tehnoloģijai ir nepārprotamas priekšrocības.
Kriogēnās gaisa atdalīšanas iekārtas nav piemērotas katram industriālajam projektam. Tomēr lielas-slodzes, nepārtrauktas ražošanas scenārijiem, piemēram, tērauda ražošanai, ogļu ķimikālijām, krāsaino metālu kausēšanai, jauniem enerģijas materiāliem un liela mēroga-industriālo parku gāzes mezgliem, tie bieži vien ir loģiskāka izvēle ilgtermiņa-darbības stratēģijai.
Sākot no ieguldījumiem iekārtās līdz ekspluatācijas cikla ekspluatācijas izmaksām un no gāzes tīrības līdz nākotnes paplašināšanas iespējām, gāzes apgādes sistēma, kas ir patiesi piemērota liela mēroga{0}}rūpnieciskiem projektiem, netiek vērtēta tikai pēc "vai tā var ražot gāzi", bet pēc "vai tā var droši piegādāt gāzi desmit vai pat divdesmit gadus".
