La produzione dell’acciaio richiede grandi volumi di gas industriali per mantenere i processi metallurgici efficienti e stabili. L'ossigeno, l'azoto e l'argon sono essenziali durante le operazioni di produzione del ferro, raffinazione dell'acciaio, fusione e trattamento termico.
Le unità di separazione dell'aria (ASU) separano l'aria atmosferica in gas di elevata-purezza utilizzando una tecnologia criogenica avanzata, consentendo alle acciaierie di ottenere una fornitura continua di gas e prestazioni di produzione ottimizzate.
In qualità di produttore esperto, NEWTEK fornisce soluzioni affidabili di separazione dell'aria progettate specificamente per le difficili condizioni operative delle moderne acciaierie.
01
Fornitura di ossigeno per la produzione del ferro in altoforno
L’ossigeno proveniente dai sistemi ASU migliora l’efficienza della combustione degli altiforni, riduce il consumo di coke, stabilizza le operazioni e aumenta la capacità di produzione del ferro.
02
Applicazione dell'ossigeno nella produzione di acciaio con forni a ossigeno basico (BOF).
L'ossigeno ad alta-purezza supporta la rimozione delle impurità nella produzione dell'acciaio BOF, consentendo reazioni di raffinazione più rapide, un controllo preciso della composizione e una qualità dell'acciaio costante.
03
Utilizzo dell'argon nella metallurgia secondaria e nella raffinazione delle siviere
L'agitazione dell'argon migliora l'uniformità dell'acciaio fuso, rimuove le inclusioni, previene l'ossidazione e migliora la pulizia dell'acciaio e le prestazioni meccaniche.
04
Applicazioni dell'azoto nelle attività delle acciaierie
L'azoto fornisce protezione inerte, prevenzione dell'ossidazione, spurgo delle tubazioni e supporto di sicurezza, garantendo operazioni stabili e sicure dell'acciaieria.
L'apporto stabile di azoto e argon protegge l'acciaio fuso durante la colata continua, prevenendo l'ossidazione e riducendo i difetti superficiali.
L'ASU criogenica integrata produce ossigeno, azoto e argon in un unico sistema per una gestione efficiente del gas.
I progetti personalizzati soddisfano la capacità dell'acciaieria e i requisiti di processo.
Prestazioni affidabili garantiscono il funzionamento continuo e la stabilità della produzione-a lungo termine.
Progettazione personalizzata della capacità del sistema
NEWTEK progetta sistemi ASU su misura per le capacità specifiche dell'acciaieria e le esigenze di processo, garantendo una produzione di gas ottimizzata e prestazioni operative efficienti.
Prestazioni di elevata purezza del gas
La tecnologia di separazione avanzata fornisce ossigeno, azoto e argon di purezza costantemente elevata-, supportando processi metallurgici precisi e una qualità di produzione stabile.
Sistema di controllo intelligente
L'automazione intelligente consente il monitoraggio in tempo reale-, il controllo preciso dei parametri e la gestione efficiente del sistema, migliorando la sicurezza operativa e la produttività.
| Parametri prestazionali dell'unità di frazionamento dell'aria | ||||||
| Nome | Condizioni di progetto rendimento/(m³·h-¹) | Potenza operativa massima/(m³·h-¹) | Potenza operativa minima/(m³·h-¹) | Produzione massima di ossigeno liquido in condizioni di lavoro/(m³·h-¹) | purezza/% | Pressione/MPa |
| Ossigeno | 60000 | 63000 | 45000 | 45000 | O₂ 99.6% | 1 |
| Ossigeno liquido | 4000 | 3300 | 3000 | 7000 | O₂ 99.6% | Può entrare nel serbatoio di stoccaggio |
| Ossigeno a media pressione | 30000 | 30000 | 22500 | 22500 | O₂99.6% | 2.5 |
| Azoto a bassa pressione | 70000 | 70000 | 52500 | 52500 | O₂0.0005 | 0.8 |
| Azoto a media pressione | 40000 | 40000 | 30000 | 30000 | O₂0.0005 | 2.5 |
| Azoto liquido | 2000 | 2000 | 1500 | 0 | O₂0.0005 | Può entrare nel serbatoio di stoccaggio |
| Argon liquido | 700 | 730 | 540 | 620 | O₂0.0002/N₂0.0003 | Può entrare nel serbatoio di stoccaggio |
| Gas argon | 1800 | 1800 | 1350 | 1350 | O₂0.0002/N₂0.0003 | 3 |
3 Caratteristiche di progettazione tecnica della separazione dell'aria
3.1 Flusso del processo
1) L'unità di separazione dell'aria adotta un flusso di processo di adsorbimento completo di purificazione con setaccio molecolare a bassa-pressione, refrigerazione del meccanismo di espansione della turbina con booster d'aria, produzione di argon privo di idrogeno-distillato completo, compressione interna dell'ossigeno prodotto, compressione esterna dell'azoto prodotto e compressione interna dell'argon. Ha un funzionamento affidabile, un processo avanzato, un funzionamento conveniente, una configurazione ragionevole dell'attrezzatura, sicurezza e bassi consumi.
2) Il sistema di preraffreddamento dell'aria utilizza azoto sporco e acqua circolante di raffreddamento dell'azoto, che ha una buona flessibilità operativa e sfrutta appieno l'azoto secco sporco e l'azoto in eccesso. La struttura della torre di raffreddamento dell'aria adotta misure anti-allagamento di liquidi necessarie e affidabili per impedire all'acqua priva di nebbia di entrare nel sistema di adsorbimento del setaccio molecolare.
3) Il sistema di adsorbimento a setaccio molecolare adotta un adsorbitore a setaccio molecolare con struttura a doppio-strato in allumina attivata verticale + setaccio molecolare con commutazione a lungo-termine. L'adsorbente e la valvola di commutazione hanno una lunga durata, la perdita di commutazione del sistema è ridotta, la resistenza del letto è ridotta ed esistono misure per impedire la fuoriuscita del setaccio molecolare e possibili misure di trattamento del soffio-over. Il riscaldatore di rigenerazione adotta un riscaldatore a vapore-a risparmio energetico (il riscaldatore elettrico è di riserva).
4) La torre superiore (torre a bassa-pressione) e la torre dell'argon della torre di distillazione adottano torri di impaccamento strutturate, che riducono la resistenza della torre e migliorano ulteriormente i tassi di estrazione di ossigeno e argon.
5) Il turbo espansore adotta un processo di frenatura booster, riducendo così la quantità di aria espansa e rendendo stabile la torre superiore della torre di distillazione.
6) Il recupero del gas argon vaporizzato dal serbatoio di stoccaggio dell'argon liquido a pressione atmosferica viene preso in considerazione durante la progettazione dell'unità di separazione dell'aria. Il gas argon vaporizzato nel serbatoio di stoccaggio entra nel dispositivo di recupero del condensatore di argon e, dopo essere stato condensato dall'azoto liquido, ritorna al serbatoio di stoccaggio dell'argon liquido come prodotto di argon liquido; l'azoto vaporizzato ritorna alla tubazione dell'azoto sporco della scatola fredda per recuperare la capacità fredda.
3.2 Progettazione e scelta delle principali apparecchiature
1) L'apparecchiatura per la separazione dell'aria adotta una tecnologia di produzione di argon priva di idrogeno-distillata completa, annulla il processo di idrogenazione e deossigenazione, semplifica notevolmente il layout dell'impianto a campata laterale nell'impianto principale di produzione di ossigeno nella progettazione della fabbrica e consente di risparmiare l'area dell'impianto. Funzionamento affidabile, processo avanzato, funzionamento conveniente, configurazione ragionevole dell'attrezzatura, sicurezza e basso consumo.
2) Le attrezzature principali sono tutte di marchi rinomati a livello nazionale e internazionale, il compressore d'aria principale è selezionato da Atlas, il booster d'aria è selezionato da Siemens, il compressore di azoto è selezionato da Atlas e il booster di ossigeno è selezionato da Hangyang, che garantisce il funzionamento affidabile dell'attrezzatura.
3) La potenza del motore del compressore d'aria principale è 2x30000 kW, utilizzando un motore a frequenza variabile, mentre gli altri utilizzano l'avvio graduale per ridurre l'impatto sulla rete elettrica principale. Viene adottata rispettivamente la modalità operativa lato macchina/centralizzata, che può realizzare il controllo remoto di avvio e arresto dell'apparecchiatura e il monitoraggio dello stato operativo.
4) Il booster di ossigeno adotta un compressore di ossigeno a turbina, tecnicamente affidabile e sicuro.
5) Il setaccio molecolare adotta una struttura verticale e la pipeline adotta un layout a due-anelli. La differenza di altezza tra la tubazione dell'anello inferiore e quella dell'anello superiore è di 18 m e la temperatura e la pressione del mezzo gassoso nella tubazione cambiano alternativamente. Il progetto utilizza il software CAESARII per eseguire l'analisi delle sollecitazioni della tubazione e impostare staffe a molla e staffe fisse ragionevoli.
6) L'acqua di raffreddamento circolante richiesta dal motore adotta un sistema di circolazione a circuito chiuso- senza scarico esterno. L'acqua viva e di pulizia di vari edifici nell'area dell'impianto viene recuperata e trattata centralmente per ottenere zero scarichi di acque reflue.
7) I condensatori principali di raffreddamento e argon grezzo nel dispositivo implementano lo scarico del liquido all'1% per prevenire l'accumulo di impurità pericolose come gli idrocarburi.
8) Il dispositivo ha la capacità di funzionare in condizioni variabili per ottenere le condizioni operative più economiche del dispositivo.
3.3 Caratteristiche di progettazione dell'automazione
In base ai requisiti di produzione e di processo, viene configurato un sistema DCS per ciascuno dei due sistemi di separazione dell'aria da 60.000 m/h per completare il monitoraggio e il controllo centralizzato dell'impianto principale del compressore e del sistema di separazione dell'aria, del sistema di circolazione dell'acqua e del processo di conduttura integrata esterna. Il sistema di automazione è costituito da una stazione operatore, un DCS e una stazione I/O2. Il DCS e le stazioni di lavoro dell'operatore sono collegati tramite Ethernet, mentre il DCS e le stazioni I/O sono collegati tramite bus. Il collegamento tra la stazione I/O o DCS e i componenti di campo avviene tramite cavi di controllo. La postazione dell'operatore è concentrata nella sala di controllo della produzione di ossigeno.
3.3.1 Postazione operatore
La stazione operatore e la stazione di controllo sul campo comunicano tra loro per ottenere le seguenti funzioni:
1) Visualizzazione dei parametri del processo di produzione, schermata del diagramma di flusso, schermata degli allarmi e visualizzazione della curva di tendenza storica.
2) Selezione della modalità operativa di controllo: controllo manuale sulla macchina, controllo manuale HMI e controllo automatico.
3) Modificare il valore impostato o azionare direttamente il funzionamento dell'apparecchiatura di controllo tramite il dialogo uomo-computer.
4) Stampa del rapporto di produzione e stampa degli allarmi, ecc.
3.3.2 DCS e stazione I/O
La stazione di controllo sul campo è l'apparecchiatura principale per realizzare il controllo del processo. Fornisce l'interfaccia I/O con il processo di produzione, esegue il controllo del processo, la raccolta dei dati, il calcolo dei parametri, ecc., quindi invia il segnale di controllo calcolato all'attuatore di campo attraverso il modulo I/O, realizzando così il controllo PID, il controllo della sequenza, il controllo dell'interblocco logico, ecc. del processo di produzione. Le funzioni di controllo del DCS di questo progetto includono principalmente: raccolta ed elaborazione di temperatura, pressione, flusso, livello, analisi e altri dati di processo; controllo di temperatura, pressione, flusso, livello del liquido, resistenza, ecc.; controllo di interblocco e controllo anti-sovratensione del compressore d'aria; controllo torri di raffreddamento; controllo temporale della purificazione a setaccio molecolare; controllo di avvio e arresto del compressore della turbina ad ossigeno; controllo di interblocco e controllo anti-sovratensione del compressore di azoto, ecc.; controllo del funzionamento di ciascuna pompa.
4 Effetto dell'operazione
L'apparecchiatura funziona stabilmente e l'unità di separazione dell'aria non ha subito alcun guasto o arresto da quando è stata messa in funzione. Il consumo energetico dell'apparecchiatura è ridotto e il consumo energetico equivalente per la produzione di ossigeno per unità (compressione interna) è di 0,55 kW·h/m. I costi operativi sono ridotti e l'impianto di produzione di ossigeno ha uno staff fisso di 30 persone.
5 Conclusione
Progettando razionalmente la composizione dell'acciaio, è stata utilizzata l'iniezione di azoto nel forno TSR per effettuare la lega di azoto per sviluppare l'acciaio inossidabile 20Cr13N. Il processo di produzione è semplice, a basso costo, di elevata purezza e composizione stabile. Tutti gli indicatori di prestazione del nastro di acciaio laminato a caldo- 20Cr13N sviluppato soddisfano i requisiti della produzione di prova. Attraverso la lega di azoto, la temprabilità e la resistenza alla corrosione del prodotto vengono notevolmente migliorate.
D: Come selezioniamo la capacità ASU corretta per la nostra acciaieria?
R: NEWTEK fornisce una progettazione personalizzata della capacità del sistema in base alla scala di produzione, al consumo di gas e ai piani di espansione futuri per garantire prestazioni ed efficienza ottimali.
D: Quali livelli di purezza del gas possono raggiungere i sistemi ASU NEWTEK?
R: Le nostre unità di separazione dell'aria forniscono ossigeno, azoto e argon di elevata purezza-adatti per altiforni, produzione di acciaio BOF e applicazioni di metallurgia secondaria.
D: Il sistema può funzionare ininterrottamente nella produzione di acciaio su-scala?
R: Sì. Le ASU NEWTEK sono progettate per il funzionamento continuo a lungo-termine, garantendo una fornitura di gas stabile per ambienti di produzione di impianti siderurgici 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
D: In che modo il sistema di controllo intelligente migliora il funzionamento?
R: Il sistema di controllo intelligente consente il monitoraggio-in tempo reale, regolazioni automatizzate e diagnostica remota, migliorando l'efficienza operativa e la sicurezza.
D: Qual è l'efficienza energetica-del processo di separazione dell'aria NEWTEK?
R: La nostra tecnologia criogenica ottimizzata riduce il consumo di energia mantenendo un'elevata produzione di gas, aiutando le acciaierie a ridurre i costi operativi.
D: È disponibile la personalizzazione per diversi processi di produzione dell'acciaio?
R: Sì. Ciascun sistema è progettato in base a specifici processi metallurgici, profili di domanda di gas e condizioni del sito.
D: Quale supporto tecnico viene fornito durante l'installazione?
R: NEWTEK offre assistenza tecnica completa, inclusa consulenza tecnica, guida all'installazione, messa in servizio e formazione degli operatori.
D: Quanto è affidabile la fornitura di gas durante i periodi di punta della produzione?
R: I nostri sistemi sono progettati con un controllo di processo stabile e componenti di alta-qualità per garantire una fornitura di gas ininterrotta anche in caso di carichi di lavoro pesanti.
D: L'ASU può integrarsi con l'infrastruttura dell'impianto esistente?
R: Sì. NEWTEK progetta soluzioni di integrazione flessibili compatibili con condutture, sistemi di controllo e layout di produzione esistenti.
D: Quali vantaggi a lungo termine possono aspettarsi le acciaierie dall'installazione di un'ASU?
R: La-produzione di gas in loco migliora l'efficienza, riduce la dipendenza dal gas esterno, abbassa i costi e supporta gli obiettivi di produzione sostenibile dell'acciaio.