Jedinica za odvajanje vazduha za primjene u industriji čelika

Zašto se integrisane čelične tvornice oslanjaju na rad na licu mesta Jedinice za odvajanje vazduha

U skladu sa člankom 3. stavkom 1. ovog Pravilnika, za potrebe za proizvodnju električne energije, proizvođači električne energije moraju imati pristup električnim pogonima.

Čelične tvornice trebaju ogromne količine industrijskih gasova koji moraju ispunjavati vrlo stroge standarde čistoće. Uzmimo veliku visoku peć na primjer može proći preko 300 tona kiseonika na sat. Metod osnovne kisikove peći treba kisik koji je najmanje 99,5% čist da bi se dobili dobri rezultati sagorevanja i pravilno upravljati šlagom. Za kontinuirano lijanje, oni zapravo zahtevaju argon sa nivoom čistoće iznad 99,999% prilikom postupaka ispiranja dušika. To pomaže da se spreče te dosadne defekte oksidacije da se formiraju u čeličnim plocama. S obzirom na ove velike količine i specifične specifikacije, pokušaj isporuke ovog plina u masi jednostavno ne radi praktično. Zato većina objekata instalira na mjestu jedinice za odvajanje vazduha - Ne, ne, ne, ne, ne, ne, ne. Ovi sistemi omogućavaju operateru da odmah kontroliše količinu gasa koju proizvodi, pritisak i, što je najvažnije, čistoću. Ova vrsta fleksibilnosti im omogućava da odgovaraju potrebama za gasom sa svakodnevnim potrebama.

Ekonomske i pouzdane prednosti kriogenih ASU-ova u odnosu na dostavu plina u raspoloživoj količini

Kriogeni aparati za odvajanje vazduha nude ozbiljne dugoročne prednosti u poređenju sa dobijanjem gasova od vanjskih dobavljača. Kada kompanije proizvode gasove na licu mjesta, oni smanjuju sve dodatne troškove povezane sa kretanjem kriogenih materijala, plus više nema potrebe za posebnim skladištima ili skladištima. I budimo realni, niko ne želi da njegove operacije budu talac problema sa lancem snabdevanja. U objektima kojima je dnevno potrebno više od 2.000 tona kiseonika, investiranje u kriogeni ASU obično se isplati. Studije pokazuju da ove elektrane mogu uštedjeti između 40 i 60 posto na troškovima za gas u narednih deset godina umjesto da se oslanjaju na masovne isporuke. Neki noviji sistemi čak oporavljaju energiju kroz stvari poput oporavka toplote tokom procesa kompresije, smanjujući ukupnu potrošnju energije za oko 15%. Ali ono što je najvažnije je imati pouzdano snabdevanje gasom tamo gdje je potrebno. Uređaji integrisani na ovaj način izbjegavaju one katastrofalne ugasice visokih peći koje mogu koštati milione svaki sat kada su isključeni.

Osnovne aplikacije za proizvodnju čelika u jedinicama za odvajanje vazduha

Bogatljenje kiseonikom u visokom pećnici: povećanje produktivnosti i smanjenje potrošnje koka

Današnje visoke peći obično puše zrakom obogaćenim kiseonikom na oko 25 do 30 posto koncentracije O2, što stvarno povećava količinu koksa koji gori unutra. Šta je sa tim? Proizvodnja toplih metala raste za 15 do 25 posto, ali istovremeno, potrebno je oko 200 do 300 kilograma manje koksa za svaku proizvedenu tonu. To znači niže troškove rada peći i manje emisije ugljen dioksida za svaku toninu proizvedenog gvožđa. Kada kompanije postave svoje jedinice za odvajanje vazduha na mjestu, dobiju bolju kontrolu nad ovim procesom obogaćivanja kiseonikom. Ovi sistemi održavaju te intenzivne plamene da stalno goriju iznad 2200 stepeni Celzijusa bez izazivanja problema zbog fluktuacija temperature. Bolja kontrola temperature dovodi do glatkog protoka šljaka i manje habanja materijala za obloge peći. Stručnjaci iz industrije iz organizacija poput Američkog instituta za gvožđe i čelik su napisali ove prednosti u svojim operativnim uputstvima, pokazujući zašto mnogi proizvođači čelika prelaze na ovu metodu.

Osnovna peć za kisik (BOF) Pušenje kisika: Precizna kontrola sa 99,5% čistoće

Proces proizvodnje čelika BOF-a zahteva veoma čist kiseonik, obično iznad 99,5%, kako bi se dobili dosledni i efikasni rezultati dekarbonizacije. Male količine nečistoća poput dušika ili vlage mogu izazvati nepredvidljive reakcije oksidacije koje zapravo smanjuju prinos i negativno utiču na kvalitet površine. Kriogena jedinica za odvajanje vazduha obezbeđuje ovaj visoko čist kiseonik pri pritisku od oko 12 do 15 bara kroz posebno dizajnirane koplje. Ove koplje omogućavaju operateru da kontroliše uzorak udara i pozicioniranje sa mnogo većom preciznošću. Poboljšana preciznost smanjuje slučajne gubitke oksidacije gvožđa za približno 3 do 5 posto u poređenju sa upotrebom kiseonika sa nižim nivoima čistoće. Ovo je veoma važno pri proizvodnji čelika koji zadovoljavaju stroge hemijske zahtjeve za primene kao što su automobilski dijelovi i materijali za cevovode gdje je dosljednost apsolutno kritična.

Argon za kontinuirano livenje i sekundarnu metalurgiju: kontrola uključivanja putem gasa ultra visoke čistoće (99,999%)

Za metalurgiju i kontinuirano livenje, argon sa ultra visokom čistoćom na nivoima iznad 99,999% jednostavno ne može biti bez. Injekcija ovog gasa u rastopljeni čelik pomaže uklanjanju neželjenog sadržaja vodonika i azota. Istovremeno, gura one dosadne nemetalne inkluzije kao što su alumina i silikati prema gore gdje se zarobljavaju u sloju šljake. Brojke su takođe važne. Državanje ukupnih nečistoća ispod 10 dijelova na milion čini svu razliku. Čak i male količine azota mogu dovesti do tih dosadnih podzemnih plikova u nerđajućem i električnom čeliku. Fabrike koje prelaze na argon koji potiče iz jedinica za odvajanje vazduha vide dramatična poboljšanja. Neke fabrike prijavljuju smanjenje odbacivanja vezanih za uključivanje za više od 40% u svojim gotovim pločama i štapovima. Ovi rezultati se poklapaju sa onim što je Međunarodni institut za gvožđe i čelik otkrio u svojoj nedavnoj studiji referentnog mjerenja kvaliteta za 2023.

Energetska efikasnost i izazovi integracije sistema za odvojene jedinice vazduha u čeličnim postrojenjima

Glavni izvori gubitka energije: Glavni kompresor vazduha, uništavanje napora i mogućnosti za oporavak toplote

Jedinice za odvajanje vazduha, koje se obično nazivaju ASU, bore se sa pitanjima energetske efikasnosti kada se integrisu u čelične fabrike. Veliki deo problema leži u tome kako ovi sistemi rade na osnovnom nivou, sa određenim dijelovima koji gube efikasnost zbog neizbježnih termodinamičkih gubitaka. Uzmimo glavni kompresor vazduha na primjer, troši oko 40% energije koju koristi ASU. Kada bolje pogledamo, velika količina te potrošene energije dolazi iz samog procesa kompresije, gdje se vrijedna energija gubi kao toplota. Ono što se dešava kasnije je prilično trošenje. Sistem stvara visokokvalitetnu otpadnu toplotu između 150 i 300 stepeni Celzijusa, ali većina objekata samo pušta da se ispušta u atmosferu umjesto da se koristi. Neke pametne kompanije sada instaliraju rješenja za oporavak toplote kao što su organski Rankinovi ciklusi ili generisanje pare niskog pritiska iz te otpadne toplote. Ovi pristupi mogu zapravo povratiti oko dvije trećine izgubljene toplotne energije u cijeloj postrojenju. To ne samo da proizvodnju kiseonika čini za oko 20% manje energetski intenzivnim, već i značajno smanjuje potrebe za hladnom vodom. Međutim, uspostavljanje tih sistema da pravilno rade ostaje izazov. Kontrolni sistemi moraju biti pažljivo koordinirani kako bi ASU mogao prilagoditi svoju proizvodnju prema promenljivim zahtevima u procesu proizvodnje čelika. Posebno u tim teškim periodima kada visoke peći menjaju pogone ili se menjaju kotrovi, čak i mala fluktuacija pritiska može da odvrati čitavu proizvodnu seriju.

Često se postavljaju pitanja

Zašto čelikarne trebaju izuzetno čiste gasove?

Čelične tvornice zahtijevaju visoko čiste gasove za preciznost i kontrolu kvaliteta u proizvodnji. Visoko čisti kiseonik, dušik i argon osiguravaju optimalno sagorevanje, efikasno upravljanje drvenom i sprečavaju defekte oksidacije u čeličnim pločama.

Koje prednosti kriogeni ASU-ovi nude u odnosu na dostavu plina u raspoloživoj količini?

Kriogeni ASU pružaju pouzdanost i troškovnu efikasnost. Objekti štede na troškovima transporta i skladištenja, izbjegavajući prekide u lancu snabdevanja. ASU također obezbeđuju uštedu energije i dosledne gasove visoke čistoće.

Kako argon poboljšava kontinuirano lijanje?

Ultra-visoko čisti argon smanjuje nečistoće i nemetalne uključivanja u rastopljenom čeliku, gura ove uključivanja u sloj drva i pomaže u održavanju kvaliteta čelika. To smanjuje stopu odbijanja i poboljšava doslednost proizvodnje.

S kojim se izazovima energetske efikasnosti suočavaju ASU?

Jedinice za odvajanje vazduha suočavaju se sa izazovima u pogledu energetske efikasnosti zbog termodinamičkih gubitaka, posebno u glavnom kompresoru vazduha. Rešenja za rekuperaciju toplote se koriste za ublažavanje gubitka energije i poboljšanje ukupne efikasnosti postrojenja.