نوآوریهای جدید در زمینه فناوریهای گازهای صنعتی
شرکت PKU Pioneer (مخفف شرکت فناوری پیشگام دانشگاه پکن است) در سال 1999 با هدف تبدیل شدن به یکی از رهبران جهانی در زمینه تحقیق و توسعه فناوریهای لبه علم در زمینه جداسازی گازهای صنعتی راهاندازی شد. مهمترین این فناوریها شامل VPSA (فرایندهای جذب نوسان فشار خلأ) و PSA (فرایندهای جذب نوسان فشار) است. این شرکت در زمینه راهحلهای کاهش و بهینهسازی مصرف انرژی و حفاظت از محیطزیست تخصص دارد و همچنین در زمینه طراحی، مهندسی، ساخت و اجزای تجهیزات و سیستمهای جامع در زمینههای فوق فعالیت میکند.
به گزارش ایلنا به نقل از روابط عمومی فولاد مبارکه، اعتقاد سازمانی PKU Pioneer این است که نوآوری پایه و اساس پیشرفت است. مأموریت آن پیشبرد کاربرد صنعتی فناوریهای پیشرفته در زمینههای تخصصی شرکت است.
این شرکت جزو اولینها در چین بوده که فناوریهای VPSA و PSA و همچنین راهحلهایی برای تصفیه گازهای خروجی صنعتی و بهرهبرداری از منابع را بررسی کرده است. این شرکت با همکاری دانشکده شیمی و مهندسی مولکولی در دانشگاه پکن، یک پلتفرم تحقیق و توسعه قوی ایجاد کرده است.
این امر به آنها امکان میدهد تا از یک تیم تحقیقاتی بسیار ماهر، با تخصص مهندسی گسترده و یک سیستم خدمات جامع برای رسیدگی به چالشها در بخشهای مختلف مانند آهن و فولاد، مواد شیمیایی، متالورژی غیرآهنی، شیشه، فایبرگلاس، سیمان، انرژیهای نو و حفاظت از محیطزیست استفاده کنند.
بهعنوان مثال، PKU Pioneer اولین شرکت در جهان است که از فناوری تصفیه PSA CO برای جداسازی مونوکسید کربن از گاز کوره بلند، گاز خروجی کوره کاربید کلسیم و گاز خروجی کک سازی استفاده میکند. همچنین اولین شرکتی است که با موفقیت فناوری تولید اکسیژن از طریق VPSA و PSA را در بخشهای صنعتی تقسیمبندی شده در این زمینه مانند باتری لیتیوم، خاکستر سودا و تولید اسیدسولفوریک به کار گرفته است.
یکی دیگر از فناوریهای پیشرفته گازی، احتراق غنیشده با اکسیژن بهعنوان یک فناوری توسعهدهنده راندمان بالای انرژی است. احتراق غنیشده با اکسیژن شامل استفاده از هوایی با محتوای اکسیژن بالاتر از ۲۱ درصد استاندارد است. این روش بهطور قابلتوجهی راندمان احتراق را افزایش داده و دمای شعله را افزایش میدهد و درعینحال نقطه اشتعال سوختها را پایین میآورد.
همچنین واکنشهای احتراق را تسریع میکند، مصرف انرژی را کاهش میدهد و احتراق کامل سوخت را ارتقا میدهد. در نتیجه، گازهای دودکش کمتری به وجود خواهد آمد، استفاده از گرما بهتر میشود و تولید مواد خطرناک کاهش مییابد.
همچنین، این فناوری برای جذب دیاکسیدکربن مفید است و آن را به ابزاری ضروری برای صنایعی تبدیل میکند که هدفشان کاهش انتشار گازهای گلخانهای و درعینحال بهبود راندمان است. تطبیقپذیری احتراق غنیشده با اکسیژن یکی از بزرگترین نقاط قوت آن است.
این فناوری بهطور گسترده در بخشهایی مانند ذوبآهن و فولاد، متالورژی غیرآهنی، کورههای صنعتی و مهندسی حرارتی به کار میرود. کاربردهای خاص آن شامل آهنسازی کوره بلند، فولادسازی کوره قوس الکتریکی، ذوب مس و نیکل، کورههای شیشه و فایبرگلاس، کورههای سیمان، دیگهای بخار و موارد دیگر است. مقرونبهصرفه بودن روزافزون تولید اکسیژن، استفاده از آن را در فرایندهای صنعتی گسترش داده است.
سه روش اصلی صنعتی برای تولید هوای غنیشده با اکسیژن وجود دارد: جداسازی برودتی هوا (cryogenic )، فناوریهای VPSA و PSA و فناوریهای غشایی. جداسازی برودتی هوا ۹۹.۶ درصد اکسیژن خالص تولید میکند که سپس با هوای محیط مخلوط میشود. فناوریهای VPSA و PSA هوای غنیشده با اکسیژن با غلظت بین ۸۰ تا ۹۴ درصد تولید میکنند. فناوریهای غشایی، هوایی با حدود ۳۰ درصد اکسیژن تولید میکنند.
در میان این موارد، VPSA و PSA به دلیل کارایی و هزینههای عملیاتی پایینتر، سریعترین توسعه را برای کاربردهای صنعتی داشتهاند. این فناوریها مزایایی مانند صرفهجویی در انرژی، پتانسیل کاربرد گسترده و هزینههای تولید اکسیژن کمتر را ارائه میدهند.
برای مثال، در صنعت شیشه، مصرف گاز طبیعی میتواند از طریق احتراق غنیشده با اکسیژن، ۲۰ تا ۴۰ درصد کاهش یابد. در ذوب کوره بلند، هر ۱درصد افزایش در نرخ غنیسازی اکسیژن میتواند دمای احتراق را ۴۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد افزایش دهد، ارزش حرارتی گاز زغالسنگ را ۳.۴ درصد افزایش دهد و تولید آهن مذاب را تقریباً ۴ درصد افزایش دهد.
این ارقام تأثیر قابلتوجه این روش را بر بهرهوری انرژی و کاهش هزینه نشان میدهند. در این فرایندها هزینه تولید اکسیژن یک عامل حیاتی است. فناوریهای VPSA و PSA با هزینه تولید حدود ۰.۳ کیلووات ساعت به ازای هر مترمکعب اکسیژن، یک مزیت رقابتی ارائه میدهند.
برای روشن شدن موضوع، برای یک کارخانه اکسیژن با ظرفیت ۵۰۰۰ نیوتن مترمکعب در ساعت، کاهش هزینههای اکسیژن به میزان ۰.۲ یوان به ازای هر مترمکعب میتواند سالانه تقریباً ۸.۷۶ میلیون یوان (معادل ۱/۱ میلیون یورو) در شرایط عملیاتی بهینه صرفهجویی کند. این امر سیستمهای VPSA و PSA را برای صنایعی که به دنبال به حداکثر رساندن بهرهوری هستند، بسیار جذاب میکند.
این سیستمها بسیار خودکارند و امکان عملیات ساده و بدون نیاز به مراقبت را فراهم میکنند. آنها همچنین تنظیم بار انعطافپذیری را ارائه میدهند که امکان تنظیم فوری ظرفیت بین ۵۰ تا ۱۰۰ درصد را فراهم میکند. این سازگاری بهویژه برای صنایعی که نیازهای تولیدی متغیری دارند مفید است، زیرا به بهینهسازی بازده اقتصادی و درعینحال تضمین ثبات عملیاتی کمک میکند.
