У сектору индустријске гасне опреме, потражња за системима за снабдевање гасом значајно варира у различитим индустријама. Неки пројекти дају приоритет почетним улагањима, док се други више фокусирају на-дугорочне оперативне трошкове. Међутим, за велике-континуиране производне погоне, стабилност извора гаса, способност контроле чистоће и потенцијал будућег ширења често су важнији од саме опреме.
Као Схенгер Гас, компанија која је дуго посвећена производњи индустријске гасне опреме, често се сусрећемо са истим питањем од клијената током дизајна система и дискусија о пројекту: Које врсте индустријских пројеката су погодније за јединице за криогену одвајање ваздуха (АСУ)?
Од техничких принципа до стварног{0}}светског оперативног усклађивања, криогени АСУ нису погодни за сваку примену гаса. Међутим, у индустријским системима који захтевају висок проток, континуиран рад и високу чистоћу, они често нуде јасне и свеобухватне предности.
Овај чланак пружа систематску анализу, засновану на карактеристикама индустријске примене, од којих су велики-пројекти снабдевања гасом погоднији за криогене АСУ, и истиче кључне факторе које компаније треба да узму у обзир приликом избора решења за снабдевање гасом.
Шта је криогена јединица за одвајање ваздуха (АСУ)?
Криогена јединица за одвајање ваздуха је комплетан систем који одваја компоненте ваздуха-као што су кисеоник, азот и аргон-преко процеса укључујући компресију ваздуха, пречишћавање, размену топлоте, хлађење засновано на експандеру-и криогену дестилацију, све на екстремно ниским температурама.
Радна температура језгра обично достиже -170 степени до -190 степени, што омогућава стабилно одвајање различитих гасних компоненти путем система дестилације са две колоне. У поређењу са стандардним ПСА генераторима кисеоника или системима за мембранско одвајање, кључна предност криогених АСУ није само „нижа температура“, већ његова способност да испоручи вишекомпонентне индустријске гасове високе- чистоће са малим флуктуацијама под високим протоком, континуираним радним условима.
Са индустријског становишта, криогени АСУ је у суштини решење које је погодније за „дуготрајно-велико-континуирано снабдевање гасом 24/7“.
Велики-Пројекти производње и топљења челика
Међу свим индустријским применама, индустрија челика остаје једно од најтипичнијих и најзрелијих поља за криогене АСУ.
Модерна производња челика-било да се ради о обогаћивању кисеоником у високим пећима, производњи челика у основним пећима са кисеоником (БОФ) или топљењу у електролучним пећима (ЕАФ)-има неколико веома специфичних захтева за снабдевање кисеоником:
- Захтеви за веома велике запремине гаса
- Дуги непрекидни радни сати
- Високи захтеви за чистоћом кисеоника
- Изузетно високи захтеви за стабилност система
Велике челичане обично захтевају капацитет снабдевања кисеоником од десетина хиљада до чак стотина хиљада Нм³/х, често са азотом високе{0}}чистоће за заштиту, прочишћавање и системе за непрекидно ливење.
Коришћење више малих-до-средњих ПСА система не само да би захтевало велики број јединица, већ би и значајно повећало трошкове одржавања током времена. Насупрот томе, криогени АСУ може да обезбеди истовремени излаз кисеоника, азота, па чак и аргона кроз једну јединицу великог-капацитета, обезбеђујући стабилност процеса док је усклађен са дугорочним-циљевима енергетске ефикасности великих челичана. За челичне пројекте са годишњом производњом већом од милион тона, криогени АСУ су постали индустријски стандард.
Хемијски и петрохемијски пројекти угља
Хемијска и петрохемијска индустрија угља су још једна област која у великој мери зависи од криогених АСУ.
Било да се ради о процесима хидрогенизације угља{0}}у-метанолу, угља{2}}у-олефинима, синтетичком амонијаку или рафинирању, кисеоник и азот често играју директну улогу у реакционим токовима језгра. Ови пројекти генерално деле следеће карактеристике:
- Снабдевање гасом се не може прекинути
- Захтеви високог притиска гаса
- Дуги радни циклуси са{0}}континуираном производњом током целе године
- Висока осетљивост на флуктуације чистоће
Велики{0}}гасификатори, посебно, имају веома строге захтеве за проток кисеоника и стабилност чистоће. Чак и краткорочне-флуктуације могу утицати на топлотну равнотежу целе производне линије.
Пошто криогени АСУ користе дестилацију на ниској{0}}температури, чистоћа производа је стабилнија. Поред тога, могу да испоруче кисеоник под високим-притиском директно преко унутрашње компресије течног кисеоника, смањујући енергију компресије. Стога, они нуде јасне предности у великим хемијским пројектима угља.
Пројекти топљења обојених метала-
-Топљење обојених метала-као што су бакар, олово, цинк и никл- је такође важна област примене за криогене АСУ.
У процесима топљења{0}}обогаћеним кисеоником, стабилан кисеоник високе{1}}чистоће значајно побољшава ефикасност сагоревања, скраћује циклусе топљења и смањује специфичну потрошњу енергије.
За велике топионице, систем за снабдевање кисеоником мора не само да обезбеди велике брзине протока, већ и да обезбеди:
- Дугорочан{0}}, стабилан рад
- Способност да се носи са флуктуацијама оптерећења
- Истовремено снабдевање гасом у више фаза процеса
Криогени АСУ раде поузданије у овим непрекидним условима високог{0}}оптерећења. Штавише, њихови повезани системи азота могу се користити за заштиту, пречишћавање и сигурносну изолацију током одржавања опреме. За топионичарске компаније којима је потребна непрекидна производња{3}} целе године, укупна оперативна вредност криогеног система је обично далеко већа од оне опреме за производњу гаса кратког{4}}циклуса.
Пројекти производње нових енергетских материјала и фотонапонских (ПВ).
Са брзим растом нове енергетске индустрије, потражња за индустријским гасовима високе{0}}чистоће у секторима као што су материјали за литијумске батерије, фотонапонски силицијумски материјали и производња полупроводника стално расте.
Иако потрошња кисеоника по локацији у овим индустријама можда није тако велика као у производњи челика, они намећу строже захтеве за квалитет гаса:
- Обично је потребна чистоћа азота од 99,999%
- Изузетно мала флуктуација у снабдевању гасом
- Нема контаминације уља, воде или честица
- Системи морају подржавати 24/7 стабилан рад
Криогени АСУ имају природне предности у снабдевању азотом високе{0}}чистоће, што их чини посебно погодним за моделе централизованог снабдевања гасом у великим ПВ базама, парковима полупроводника и индустријским парковима нових материјала. У поређењу са више дистрибуираних генератора азота, централизовано снабдевање криогеним гасом нуди бољу контролу чистоће, оперативну доследност и будућу скалабилност.
Пројекти централизованог снабдевања гасом у великим хемијским индустријским парковима
Последњих година, више индустријских паркова је усвојило моделе централизованог снабдевања гасом.
У овом моделу, једно велико гасно чвориште мора да опслужује више фабрика, снабдевајући кисеоник, азот, аргон, па чак и течне производе. Такви пројекти се обично суочавају са неколико изазова:
- Различити захтеви корисника
- Велике флуктуације вршне потражње за гасом
- Потребно је више врста гаса
- Јасна потреба за будућом експанзијом
Могућност више{0}}компонентног одвајања криогених АСУ-а чини их веома погодним за централизовано снабдевање гасом-на нивоу парка. Уз одговарајућу конфигурацију складиштења течности, резервних система и интелигентне контроле, они могу да подрже дуготрајно-стабилно снабдевање гасом за више корисника. Из перспективе РОИ, како се потражња за гасом повећава, јединични трошкови производње гаса криогених АСУ-а имају тенденцију да постану конкурентнији.
Како одредити да ли је пројекат погодан за криогени АСУ
Са становишта инжењерске праксе, ако пројекат има следеће три карактеристике, криогени АСУ генерално вреди дати приоритет:
- Велика потражња за гасом – Када потребе за кисеоником или азотом достигну средње{0}}до-велике размере, постаје очигледна економија обима криогених система.
- Потребан је непрекидан рад – Фабрике које раде 24/7 године-које су погодније за дугорочно-стабилан рад криогених процеса.
- Високи захтеви за чистоћом и стабилношћу – Криогена технологија има јасну предност, посебно за пројекте који захтевају висок{0}}кисеоник чистоће, азот високе-чистоће или истовремену производњу аргона.
Криогене јединице за одвајање ваздуха нису погодне за сваки индустријски пројекат. Међутим, за сценарије са великим-континуираним оптерећењем, као што су производња челика, хемикалије угља, топљење обојених метала, нови енергетски материјали и гасна чворишта великих-индустријских паркова, често су логичнији избор за дугорочну-оперативну стратегију.
Од улагања у опрему до оперативних трошкова животног циклуса, и од чистоће гаса до будућих могућности проширења, систем снабдевања гасом који је заиста прикладан за велике-индустријске пројекте никада се не оцењује само по томе „да ли може да производи гас“, већ по „да ли може поуздано да снабдева гасом десет или чак двадесет година“.
