تولید فولاد همیشه یک عمل متعادل کننده بین کارایی و هزینه بوده است. در فرآیندهای هستهای مانند تزریق اکسیژن در کوره بلند-تزریق ذغالسنگ غنیشده، فولادسازی کوره قوس الکتریکی، و تقویت تف جوشی، خلوص، فشار و ثبات عرضه اکسیژن مستقیماً مصرف انرژی در هر تن و سقف تولید را تعیین میکند. در میان تمام فناوریهای تولید اکسیژن، جداسازی هوای برودتی به دلیل مقیاس بزرگ، خلوص بالا و مزایای اقتصادی، به منطق اساسی برای تامین گاز در کارخانههای فولادی یکپارچه تبدیل شده است.
Shenger Gas در طول سالها خدمت به صنایع متالورژی و شیمیایی مشاهده کرده است که بسیاری از پروژههای فولادی تمایل زیادی به تمرکز روی سرمایهگذاری اولیه تجهیزات در هنگام انتخاب راهحل تامین اکسیژن دارند، در حالی که رابطه تطابق بین جداسازی هوای برودتی و ریتم تولید فولاد را نادیده میگیرند. این مقاله یک دیدگاه مهندسی برای تجزیه و تحلیل چگونگی جداسازی هوای برودتی واقعاً در خدمت تداوم و نوسانات تولید فولاد است.
چرا صنعت فولاد نمی تواند بدون جداسازی هوای برودتی انجام دهد؟
تقاضای اکسیژن در کارخانههای فولادی دارای دو ویژگی متمایز است: بار پایه حجمی بالا و مداوم و پیکهای کوتاه مدت دورهای-. کورههای بلند نیاز به غنیسازی بیوقفه اکسیژن 24/7 دارند، در حالی که مبدلها در طول دورههای دمیدن به جریان بالای آنی نیاز دارند.
اگرچه جداسازی غشاء و جذب نوسان فشار (PSA/VPSA) انعطافپذیری را در سناریوهای-مقیاس کوچک و متوسط-در سناریوهای خلوص ارائه میدهد، جداسازی هوای برودتی تنها گزینه مهندسی-مهندسی با کمترین هزینه واحد اکسیژن در هنگام مواجهه با نیازهای اکسیژن بالاتر از 0000 میلیمتر ساعت است. با استفاده از تقطیر در دمای پایین، جداسازی هوای برودتی هوا را به اکسیژن، نیتروژن و آرگون جدا میکند، با ظرفیتهای یک قطار به بیش از 100000 نیوتن متر مکعب در ساعت و خلوص اکسیژن بالای 99.6 درصد، کاملاً مطابق با الزامات فرآیند فولادسازی است.
تطبیق مهندسی بین جداسازی هوای برودتی و ریتم تولید فولاد
چیزی که واقعاً در{0}}مهندسین سایت مشکل ساز است، به ندرت این است که آیا تجهیزات می توانند اکسیژن تولید کنند یا خیر، بلکه قابلیت خاموش کردن آن است. تولید فولاد یک بار ثابت نیست- تعمیر و نگهداری کوره بلند، خاموش شدن مبدل، و تنظیمات خط نورد میتواند باعث شود که تقاضای اکسیژن در عرض چند ساعت 20 تا 40 درصد نوسان کند.
سیستمهای جداسازی هوای برودتی مدرن معمولاً فرآیند بالغ تصفیه غربال مولکولی + توربو اکسپندر تقویتکننده + ستون بستهبندی ساختاری را اتخاذ میکنند. ستون بسته بندی ساختار یافته، همراه با یک سیستم کنترل DCS، امکان تنظیم بار صاف را در محدوده 30٪ -105٪ فراهم می کند، در حالی که سیستم پشتیبان مایع (مخزن ذخیره اکسیژن مایع + بخارساز) می تواند در عرض چند دقیقه به اوج نیاز پاسخ دهد. این مدل عملیاتی ترکیبی «تولید گاز + ذخیره مایع» در حال حاضر بهترین تعادل بین ایمنی و اقتصاد را در سیستمهای اکسیژن کارخانه فولاد نشان میدهد.
از نقطه نظر مهندسی، در یک سیستم جداسازی هوای برودتی که به خوبی طراحی شده-، تولید اکسیژن گازی باید تقریباً 80 درصد از میانگین نیاز اکسیژن کارخانه فولاد را پوشش دهد و فاصله اوج باقیمانده با تبخیر اکسیژن مایع تکمیل شود. این رویکرد از افزایش مصرف انرژی ناشی از تغییرات بار مکرر در واحد جداسازی هوا جلوگیری می کند و خطر خستگی تجهیزات را کاهش می دهد.
مزایای مهندسی پنهان جداسازی هوا برودتی
جداسازی هوای برودتی فراتر از خود تامین اکسیژن، دو ارزش را ارائه می دهد که به راحتی نادیده گرفته می شوند.
اول، ارزش تولید مشترک نیتروژن و آرگون. صنعت فولاد برای حفاظت از فرآیند، تصفیه و هوای ابزار نه تنها به اکسیژن بلکه نیتروژن نیز نیاز دارد. جداسازی هوای برودتی میتواند همزمان با جداسازی اکسیژن، نیتروژن در خلوصهای مختلف تولید کند. برای تولید فولاد ضد زنگ، آرگون یک گاز محافظ ضروری است. جداسازی هوای برودتی میتواند اکسیژن، نیتروژن و آرگون را بهطور همزمان-یک-تا{7}}سه» با بازده انرژی کلی بسیار فراتر از تولید مجزای اکسیژن و گازهای خریداریشده، ارائه دهد.
دوم، تامین انعطاف پذیری از طریق ذخایر مایع. بسیاری از پروژههای فولادی تنها بر روی گاز خط لوله در طول برنامهریزی منبع گاز تمرکز میکنند و کاهش خطر ناشی از ذخایر مایع را نادیده میگیرند. اگر واحد جداسازی هوا بدون ذخیره اکسیژن مایع کافی در محل، خاموشی برنامه ریزی نشده را تجربه کند، کل کارخانه با توقف تولید مواجه می شود. پروژه های جداسازی هوای برودتی بالغ معمولاً 48 تا 72 ساعت ظرفیت پشتیبان اکسیژن مایع را پیکربندی می کنند و خسارات اقتصادی ناشی از توقف برنامه ریزی نشده را به حداقل می رساند.
سه موضوعی که به راحتی در انتخاب و عملیات دست کم گرفته می شود
انواع مشکلات زیر به طور مکرر در پروژه های واقعی تکرار می شوند و در مرحله طراحی راه حل مستحق توجه شرکت های فولادی هستند:
1. قابلیت اطمینان سیستم آب در گردش: جداسازی هوای برودتی بسیار بیشتر از تصور بیشتر مردم بر آب خنک کننده در گردش متکی است. سختی آب، نوسانات دما، و افزونگی پمپ-هر مشکلی در این مناطق میتواند مستقیماً باعث خاموش شدن واحد جداسازی هوا شود. توصیه می شود در مرحله طراحی از پیکربندی "منبع آب دوگانه + ماژول برج خنک کننده مستقل" استفاده کنید.
2. هارمونیک های سیستم قدرت و تاثیر نوسانات: راه اندازی کمپرسور هوای بزرگ بر شبکه برق نیروگاه تأثیر می گذارد، در حالی که استفاده گسترده از درایوهای فرکانس متغیر مسائل هارمونیک را معرفی می کند. کارخانههای فولادی خود کاربران انرژی{2}بالا با محیطهای پیچیده انرژی هستند. طراحی الکتریکی برای واحد جداسازی هوا باید با محاسبه سیستم قدرت گسترده- نیروگاه ادغام شود. در غیر این صورت، عملکرد نادرست دستگاه حفاظتی ممکن است رخ دهد.
3. قطعات یدکی و چرخههای نگهداری: چرخههای تعویض غربال مولکولی، عمر یاتاقان توربو اکسپندر، و نرخ افزایش افت فشار مبدل حرارتی اصلی{1}}این پارامترهای به ظاهر معمول، اگر با پنجرههای تعمیر و نگهداری سالانه کارخانه فولاد مطابقت نداشته باشند، میتوانند باعث خاموشیهای برنامهریزی نشده آبشاری شوند. توصیه می شود برنامه تعمیر و نگهداری فرآیند اصلی فولاد را بر اساس چرخه های تعمیرات واحد جداسازی هوا معکوس کنید.
جداسازی هوای برودتی یک فناوری جدید نیست، اما عمق مهندسی آن در تامین اکسیژن برای صنعت فولاد هنوز به طور کامل کشف نشده است. یک سیستم جداسازی هوای برودتی که به خوبی طراحی شده است، نباید به عنوان یک "تجهیزات جعبه سیاه" تهیه و مدیریت شود، بلکه باید به عنوان یک واحد فرآیندی به همان اندازه که کوره بلند و مبدل مهم است در نظر گرفته شود.
Shenger Gas همیشه بر این باور بوده است که ارزش مقالات فنی در ارتقاء نیست، بلکه در کمک به مهندسان برای جلوگیری از انحراف است. نقطه ادغام بین جداسازی هوای برودتی و تولید فولاد اعداد در برگه اطلاعات تجهیزات نیست، بلکه فشار اکسیژن پایدار در طول هر جابجایی، گاز تکمیلی به موقع در طول هر اوج و عملیات قابل اطمینان در هر چرخه تعمیر و نگهداری است.
برای شرکتهای فولادی که در حال برنامهریزی یا ارتقاء سیستمهای تامین اکسیژن خود هستند، بهجای وسواس در مورد برندهای تکی{0}تجهیزات، سرمایهگذاری در تطابق سیستم و طراحی ظرفیت پشتیبان بسیار ارزشمندتر است-این اغلب کلید واقعی برای تعیین-هزینههای عملیاتی بلندمدت است.
