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成都华西化工科技股份有限公司承建的四套国内单体最大的15000立方米/小时(氧气浓度80%)变压吸附机组项目于2022年初开工建设,该项目在国际上首次将永磁电机、变频控制技术和大型离心鼓风机、大型离心真空泵应用在变压吸附装置上,与传统电机和控制方式相比,能耗大幅降低,同时配套大型液动程控阀,大大提高了设备稳定性,降低高炉新增富氧成本40%。对进一步提高高炉富氧率,降低焦炭比例,减少碳排放具有重要意义。
(一)该装置所配置的动力源为脉冲式高效离心设备,其结构紧凑,较同规模的应用罗茨设备的制氧装置占地面积减小了20%以上;在制氧过程中,该设备较传统离心设备操作简单,并采用先进的自动化控制与智能变频调节技术,在VPSA制氧过程中实现了离心设备的升压比变化与吸附压力和解析压力曲线的跟随性,使离心设备高效性在VPSA制氧技术得到充分利用,较传统制氧节电10%;与此同时,该设备采用了高品质的航空材料、先进的制造工艺与完善的保护功能,充分保证设备全年无故障运行。
(二)该装置首次采用超大型脉冲式高效离心设备,突破传统罗茨设备大型化的桎梏,同时,对传统VPSA制氧装置噪音特性实现了革命性的改变,由极难处理的低频噪音变为了极易处理的高频噪音,为用户隔音降噪节约成本400余万元。
(三)开发了高炉鼓风机安全富氧技术,自主设计一种全新的喷管式混氧装置,兼顾了混氧的安全性、均匀性与稳定性,解决了机前富氧易发生混氧不均的难题星空体育官方网站。配套设计了相应的安全控制系统,包括与机前氧气纯度连锁的氧气快速切断阀和保护氮气快开阀,为鼓风机在富氧环境下的安全运行提供双重保险。
(四)开发了以变压吸附工艺和大型化离心压缩机为核心的低能耗机前富氧技术,突破了罗茨压缩机产能的限制,实现了低压低纯低能耗氧气在高炉富氧中的应用。在变压吸附制氧领域,国际上首次用永磁电机直驱匹配变频控制方式代替普通异步电机增速器驱动方式,实现了压缩机高效率运行、高精度调节,配套设计了压缩机可调扩压器,更高效匹配变压吸附变压和变流量的工况要求,同时采用自吸排气和均压罐均压部分冲洗工艺技术,实现了变压吸附低能耗,达到了行业领先水平。
随着高炉富氧技术的发展,目前高炉已成为氧气主要用户,高炉氧气用量占深冷空分制氧装置总产量高达60%。而国内大型钢铁企业制氧站均采用深度冷冻法进行空气分离制取氧气、氮气、氩气。由于深冷空分生产的是高压高纯度氧气,需要是经过两次减压后与冷风混合后供给高炉,不仅造成氧气能级的损失,也是对氧气品位的浪费,而且随着高炉用氧量的提升,这就意味着能源浪费越来越多。高炉富氧采用变压吸附制氧后,纯氧单耗由0.5152 kwh/Nm3(深冷氧)下降至0.31kwh/Nm3,高炉整体富氧能耗下降6.6%,同时提高富氧增加了高炉铁产量,降低了高炉焦比,提高了煤气热值,为钢铁企业高炉高富氧,低成本实现高炉节能减排、减碳目标具有重要的示范作用,有效推动钢铁行业降低高炉富氧成本,具有较大的推广和借鉴意义。
同时,在整个项目建设过程中,成都华西化工科技股份有限公司积极响应首钢京唐公司降本增效工作的需要,主动加压,始终围绕标准化、专业化、品质化的目标全力推进项目建设,克服肺炎疫情带来的人员短缺等各种困难,强化工作部署,创新思路、攻坚克难解决了两种分子筛同步填装、没有任何经验可循的国内首套高速永磁同步电机与变频控制系统调试等行业难题,进一步压缩工期,按时全部投产。
