La producción de acero requiere grandes volúmenes de gases industriales para mantener procesos metalúrgicos eficientes y estables. El oxígeno, el nitrógeno y el argón son esenciales en las operaciones de fabricación de hierro, refinación de acero, fundición y tratamiento térmico.
Las unidades de separación de aire (ASU) separan el aire atmosférico en gases de alta-pureza mediante tecnología criogénica avanzada, lo que permite a las plantas siderúrgicas lograr un suministro continuo de gas y un rendimiento de producción optimizado.
Como fabricante experimentado, NEWTEK ofrece soluciones confiables de separación de aire diseñadas específicamente para las exigentes condiciones operativas de las plantas siderúrgicas modernas.
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Suministro de oxígeno para la fabricación de hierro en altos hornos
El oxígeno de los sistemas ASU mejora la eficiencia de la combustión del alto horno, reduce el consumo de coque, estabiliza las operaciones y aumenta la capacidad de producción de hierro.
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Aplicación de oxígeno en la fabricación de acero con horno de oxígeno básico (BOF)
El oxígeno de alta-pureza favorece la eliminación de impurezas en la fabricación de acero BOF, lo que permite reacciones de refinación más rápidas, un control preciso de la composición y una calidad constante del acero.
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Uso del argón en metalurgia secundaria y refinación en cuchara
La agitación con argón mejora la uniformidad del acero fundido, elimina inclusiones, previene la oxidación y mejora la limpieza y el rendimiento mecánico del acero.
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Aplicaciones de nitrógeno en las operaciones de plantas siderúrgicas
El nitrógeno proporciona protección inerte, prevención de oxidación, purga de tuberías y respaldo de seguridad, lo que garantiza operaciones estables y seguras en las plantas siderúrgicas.
El suministro estable de nitrógeno y argón protege el acero fundido durante la colada continua, previniendo la oxidación y reduciendo los defectos superficiales.
La ASU criogénica integrada produce oxígeno, nitrógeno y argón en un solo sistema para una gestión eficiente del gas.
Los diseños personalizados se adaptan a la capacidad de la planta siderúrgica y a los requisitos del proceso.
El rendimiento confiable garantiza un funcionamiento continuo y una estabilidad de producción-a largo plazo.
Diseño de capacidad del sistema personalizado
NEWTEK diseña sistemas ASU adaptados a las capacidades específicas de las plantas siderúrgicas y a las necesidades de los procesos, garantizando una producción de gas optimizada y un rendimiento operativo eficiente.
Rendimiento de alta pureza del gas
La tecnología de separación avanzada ofrece oxígeno, nitrógeno y argón de alta-pureza constante, lo que respalda procesos metalúrgicos precisos y una calidad de producción estable.
Sistema de control inteligente
La automatización inteligente permite la supervisión-en tiempo real, el control preciso de parámetros y la gestión eficiente del sistema, lo que mejora la seguridad operativa y la productividad.
| Parámetros de rendimiento de la unidad de separación de aire. | ||||||
| Nombre | Salida de condiciones de diseño/(m³·h-¹) | Salida máxima de funcionamiento/(m³·h-¹) | Salida mínima de funcionamiento/(m³·h-¹) | Producción máxima de oxígeno líquido en condiciones de trabajo/(m³·h-¹) | pureza/% | Presión/MPa |
| Oxígeno | 60000 | 63000 | 45000 | 45000 | O₂ 99.6% | 1 |
| Oxígeno líquido | 4000 | 3300 | 3000 | 7000 | O₂ 99.6% | Puede entrar al tanque de almacenamiento |
| Oxígeno a media presión | 30000 | 30000 | 22500 | 22500 | O₂99.6% | 2.5 |
| Nitrógeno a baja presión | 70000 | 70000 | 52500 | 52500 | O₂0.0005 | 0.8 |
| Nitrógeno a media presión | 40000 | 40000 | 30000 | 30000 | O₂0.0005 | 2.5 |
| Nitrógeno líquido | 2000 | 2000 | 1500 | 0 | O₂0.0005 | Puede entrar al tanque de almacenamiento |
| Argón líquido | 700 | 730 | 540 | 620 | O₂0.0002/N₂0.0003 | Puede entrar al tanque de almacenamiento |
| gas argón | 1800 | 1800 | 1350 | 1350 | O₂0.0002/N₂0.0003 | 3 |
3 características de diseño de ingeniería de separación de aire
3.1 Flujo del proceso
1) La unidad de separación de aire adopta un flujo de proceso de adsorción de purificación de tamiz molecular de baja-presión completa, refrigeración del mecanismo de expansión de turbina de refuerzo de aire, producción de argón libre de hidrógeno-de destilación completa, compresión interna de oxígeno del producto, compresión externa de nitrógeno del producto y compresión interna de argón. Tiene operación confiable, proceso avanzado, operación conveniente, configuración de equipo razonable, seguridad y bajo consumo.
2) El sistema de preenfriamiento de aire utiliza nitrógeno sucio y agua circulante de enfriamiento de nitrógeno, lo que tiene buena flexibilidad de operación y aprovecha al máximo el nitrógeno seco sucio y el exceso de nitrógeno. La estructura de la torre de enfriamiento de aire adopta medidas anti-inundación de líquidos necesarias y confiables para evitar que agua libre de niebla ingrese al sistema de adsorción de tamiz molecular.
3) El sistema de adsorción de tamiz molecular adopta un adsorbedor de tamiz molecular de estructura de doble capa de alúmina activada vertical + tamiz molecular con conmutación a largo plazo. El adsorbente y la válvula de conmutación tienen una larga vida útil, la pérdida de conmutación del sistema es pequeña, la resistencia del lecho es pequeña y existen medidas para evitar que el tamiz molecular se desborde y posibles medidas de tratamiento-de desbordamiento. El calentador de regeneración adopta un calentador de vapor-que ahorra energía (el calentador eléctrico es de repuesto).
4) La torre superior (torre de baja-presión) y la torre de argón de la torre de destilación adoptan torres de empaque estructuradas, lo que reduce la resistencia de la torre y mejora aún más las tasas de extracción de oxígeno y argón.
5) El turbo expansor adopta un proceso de frenado reforzado, reduciendo así la cantidad de aire expandido y estabilizando la torre superior de la torre de destilación.
6) La recuperación del gas argón vaporizado del tanque de almacenamiento de argón líquido a presión atmosférica se considera al diseñar la unidad de separación de aire. El gas argón vaporizado en el tanque de almacenamiento ingresa al dispositivo de recuperación del condensador de argón y, después de ser condensado con nitrógeno líquido, regresa al tanque de almacenamiento de argón líquido como un producto de argón líquido; El nitrógeno vaporizado regresa a la tubería de nitrógeno sucio de la caja fría para recuperar la capacidad de frío.
3.2 Diseño y selección de equipos principales.
1) El equipo de separación de aire adopta tecnología de producción de argón libre de hidrógeno-de destilación completa, cancela el proceso de hidrogenación y desoxigenación, simplifica enormemente el diseño de la planta lateral en la planta principal de producción de oxígeno en el diseño de la fábrica y ahorra área de la planta. Operación confiable, proceso avanzado, operación conveniente, configuración razonable del equipo, seguridad y bajo consumo.
2) Los equipos clave son todos de marcas reconocidas a nivel nacional e internacional, el compresor de aire principal se selecciona de Atlas, el refuerzo de aire se selecciona de Siemens, el compresor de nitrógeno se selecciona de Atlas y el refuerzo de oxígeno se selecciona de Hangyang, lo que garantiza el funcionamiento confiable del equipo.
3) La potencia del motor del compresor de aire principal es de 2x30000 kW, utilizando un motor de frecuencia variable, y los demás utilizan arranque suave para reducir el impacto en la red eléctrica principal. Y se adopta respectivamente el modo de operación centralizado/del lado de la máquina, que puede realizar el control remoto de arranque y parada del equipo y el monitoreo del estado de operación.
4) El refuerzo de oxígeno adopta un compresor de oxígeno de turbina, que es técnicamente confiable y seguro.
5) El tamiz molecular adopta una estructura vertical y la tubería adopta un diseño de dos-anillos. La diferencia de altura entre la tubería del anillo inferior y la tubería del anillo superior es de 18 m, y la temperatura y la presión del medio gaseoso en la tubería cambian alternativamente. El diseño utiliza el software CAESARII para realizar análisis de tensión de la tubería y establecer soportes de resorte y soportes fijos razonables.
6) El agua de refrigeración en circulación requerida por el motor adopta un sistema de circulación de circuito cerrado-sin descarga externa. El agua potable y de limpieza de varios edificios en el área de la planta se recupera y procesa de manera centralizada para lograr un vertido cero de aguas residuales.
7) Los condensadores principales de refrigeración y de argón crudo del dispositivo implementan una descarga de líquido del 1% para evitar la acumulación de impurezas peligrosas como los hidrocarburos.
8) El dispositivo tiene la capacidad de funcionar en condiciones variables para lograr las condiciones operativas más económicas del dispositivo.
3.3 Características del diseño de automatización
De acuerdo con los requisitos de producción y proceso, se configura un sistema DCS para cada uno de los dos sistemas de separación de aire de 60000 m/h para completar el monitoreo y control centralizados de la planta principal del compresor y el sistema de separación de aire, el sistema de circulación de agua y el proceso de tubería externa integrada. El sistema de automatización consta de una estación de operador, DCS y estación de E/S2. El DCS y las estaciones de trabajo del operador están conectados por Ethernet, y el DCS y las estaciones de E/S están conectados por bus. La conexión entre la estación de E/S o DCS y los componentes de campo se realiza mediante cables de control. La estación del operador se concentra en la sala de control de producción de oxígeno.
3.3.1 Estación del operador
La estación del operador y la estación de control de campo se comunican entre sí para lograr las siguientes funciones:
1) Visualización de los parámetros del proceso de producción, pantalla de diagrama de flujo, pantalla de alarma y visualización de la curva de tendencia histórica.
2) Selección del modo de operación del control: control manual en la máquina, control manual HMI y control automático.
3) Modificar el valor establecido u operar directamente el funcionamiento del equipo de control a través del diálogo humano-computadora.
4) Impresión de informes de producción e impresión de alarmas, etc.
3.3.2 DCS y estación de E/S
La estación de control de campo es el equipo central para realizar el control de procesos. Proporciona una interfaz de E/S con el proceso de producción, realiza control de proceso, recopilación de datos, cálculo de parámetros, etc., y luego envía la señal de control calculada al actuador de campo a través del módulo de E/S, realizando así control PID, control de secuencia, control de enclavamiento lógico, etc. del proceso de producción. Las funciones de control del DCS de este proyecto incluyen principalmente: recopilación y procesamiento de temperatura, presión, flujo, nivel, análisis y otros datos del proceso; control de temperatura, presión, caudal, nivel de líquido, resistencia, etc.; control de enclavamiento y control anti-sobretensión del compresor de aire; control de torres de enfriamiento; control del tiempo de purificación por tamiz molecular; control de arranque y parada del compresor de turbina de oxígeno; control de enclavamiento y control anti-sobretensión del compresor de nitrógeno, etc.; Control de funcionamiento de cada bomba.
4 efecto de operación
El equipo funciona de manera estable y la unidad de separación de aire no ha experimentado ninguna falla o parada desde que se puso en funcionamiento. El consumo energético del equipo se reduce, siendo el consumo energético unitario equivalente de producción de oxígeno (compresión interna) de 0,55 kW·h/m. El coste de operación es reducido, y la planta de producción de oxígeno cuenta con una plantilla fija de 30 personas.
5 Conclusión
Al diseñar racionalmente la composición del acero, se utilizó inyección de nitrógeno en el horno TSR para llevar a cabo la aleación de nitrógeno para desarrollar acero inoxidable 20Cr13N. El proceso de producción es simple, de bajo costo, de alta pureza y de composición estable. Todos los indicadores de rendimiento de la banda de acero laminada en caliente 20Cr13N desarrollada-cumplen los requisitos de la producción de prueba. Mediante la aleación de nitrógeno, la templabilidad y la resistencia a la corrosión del producto mejoran significativamente.
P: ¿Cómo seleccionamos la capacidad de ASU correcta para nuestra planta siderúrgica?
R: NEWTEK ofrece un diseño de capacidad del sistema personalizado basado en la escala de producción, el consumo de gas y los planes de expansión futuros para garantizar un rendimiento y una eficiencia óptimos.
P: ¿Qué niveles de pureza de gas pueden alcanzar los sistemas NEWTEK ASU?
R: Nuestras unidades de separación de aire suministran oxígeno, nitrógeno y argón de alta-pureza adecuados para aplicaciones de alto horno, fabricación de acero BOF y metalurgia secundaria.
P: ¿Puede el sistema funcionar de forma continua en la producción de acero a gran-escala?
R: Sí. Las ASU NEWTEK están diseñadas para un funcionamiento continuo-a largo plazo, lo que garantiza un suministro de gas estable para entornos de producción de plantas siderúrgicas las 24 horas, los 7 días de la semana.
P: ¿Cómo mejora el funcionamiento el sistema de control inteligente?
R: El sistema de control inteligente permite supervisión en tiempo real-, ajustes automatizados y diagnósticos remotos, lo que mejora la eficiencia operativa y la seguridad.
P: ¿Qué tan eficiente-en términos energéticos es el proceso de separación de aire de NEWTEK?
R: Nuestra tecnología criogénica optimizada reduce el consumo de energía y al mismo tiempo mantiene una alta producción de gas, lo que ayuda a las plantas de acero a reducir los costos operativos.
P: ¿Está disponible la personalización para diferentes procesos de fabricación de acero?
R: Sí. Cada sistema está diseñado de acuerdo con procesos metalúrgicos específicos, perfiles de demanda de gas y condiciones del sitio.
P: ¿Qué soporte técnico se proporciona durante la instalación?
R: NEWTEK ofrece asistencia técnica completa que incluye consultas de ingeniería, orientación de instalación, puesta en servicio y capacitación de operadores.
P: ¿Qué tan confiable es el suministro de gas durante los períodos de máxima producción?
R: Nuestros sistemas están diseñados con un control de proceso estable y componentes de alta-calidad para garantizar un suministro de gas ininterrumpido bajo cargas de trabajo pesadas.
P: ¿Puede la ASU integrarse con la infraestructura de la planta existente?
R: Sí. NEWTEK diseña soluciones de integración flexibles compatibles con tuberías, sistemas de control y diseños de producción existentes.
P: ¿Qué beneficios-a largo plazo pueden esperar las plantas siderúrgicas al instalar una ASU?
R:-La producción de gas in situ mejora la eficiencia, reduce la dependencia del gas externo, reduce los costos y respalda los objetivos de fabricación de acero sostenible.