La production d’acier nécessite de grands volumes de gaz industriels pour maintenir des processus métallurgiques efficaces et stables. L'oxygène, l'azote et l'argon sont essentiels dans les opérations de fabrication du fer, d'affinage de l'acier, de coulée et de traitement thermique.
Les unités de séparation de l'air (ASU) séparent l'air atmosphérique en gaz de haute-pureté grâce à une technologie cryogénique avancée, permettant aux aciéries d'obtenir un approvisionnement continu en gaz et des performances de production optimisées.
En tant que fabricant expérimenté, NEWTEK propose des solutions fiables de séparation de l’air conçues spécifiquement pour les conditions de fonctionnement exigeantes des aciéries modernes.
01
Alimentation en oxygène pour la fabrication du fer dans les hauts fourneaux
L'oxygène des systèmes ASU améliore l'efficacité de la combustion des hauts fourneaux, réduit la consommation de coke, stabilise les opérations et augmente la capacité de production de fer.
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Application de l'oxygène dans la fabrication de l'acier dans les fours à oxygène de base (BOF)
L'oxygène de haute-pureté favorise l'élimination des impuretés dans la fabrication de l'acier BOF, permettant des réactions de raffinage plus rapides, un contrôle précis de la composition et une qualité d'acier constante.
03
Utilisation de l'argon dans la métallurgie secondaire et le raffinage en poche
L'agitation à l'argon améliore l'uniformité de l'acier fondu, élimine les inclusions, prévient l'oxydation et améliore la propreté et les performances mécaniques de l'acier.
04
Applications de l’azote dans les opérations des aciéries
L'azote fournit une protection inerte, une prévention de l'oxydation, une purge des pipelines et un soutien à la sécurité, garantissant ainsi des opérations stables et sécurisées dans les aciéries.
Un apport stable d'azote et d'argon protège l'acier en fusion pendant la coulée continue, empêchant l'oxydation et réduisant les défauts de surface.
L'ASU cryogénique intégré produit de l'oxygène, de l'azote et de l'argon dans un seul système pour une gestion efficace des gaz.
Les conceptions personnalisées correspondent à la capacité de l’aciérie et aux exigences des processus.
Des performances fiables garantissent un fonctionnement continu et une -stabilité de production à long terme.
Conception personnalisée de la capacité du système
NEWTEK conçoit des systèmes ASU adaptés aux capacités spécifiques des aciéries et aux besoins de processus, garantissant une production de gaz optimisée et des performances opérationnelles efficaces.
Performances de pureté de gaz élevées
La technologie de séparation avancée fournit de l'oxygène, de l'azote et de l'argon de haute pureté-, prenant en charge des processus métallurgiques précis et une qualité de production stable.
Système de contrôle intelligent
L'automatisation intelligente permet une surveillance-en temps réel, un contrôle précis des paramètres et une gestion efficace du système, améliorant ainsi la sécurité opérationnelle et la productivité.
| Paramètres de performance de l'unité de séparation d'air | ||||||
| Nom | Sortie des conditions de conception/(m³·h-¹) | Puissance de fonctionnement maximale/(m³·h-¹) | Puissance de fonctionnement minimale/(m³·h-¹) | Production maximale d'oxygène liquide dans des conditions de travail/(m³·h-¹) | pureté/% | Pression/MPa |
| Oxygène | 60000 | 63000 | 45000 | 45000 | O₂ 99.6% | 1 |
| Oxygène liquide | 4000 | 3300 | 3000 | 7000 | O₂ 99.6% | Peut entrer dans le réservoir de stockage |
| Oxygène moyenne pression | 30000 | 30000 | 22500 | 22500 | O₂99.6% | 2.5 |
| Azote basse pression | 70000 | 70000 | 52500 | 52500 | O₂0.0005 | 0.8 |
| Azote moyenne pression | 40000 | 40000 | 30000 | 30000 | O₂0.0005 | 2.5 |
| Azote liquide | 2000 | 2000 | 1500 | 0 | O₂0.0005 | Peut entrer dans le réservoir de stockage |
| Argon liquide | 700 | 730 | 540 | 620 | O₂0.0002/N₂0.0003 | Peut entrer dans le réservoir de stockage |
| Argon gazeux | 1800 | 1800 | 1350 | 1350 | O₂0.0002/N₂0.0003 | 3 |
3 Caractéristiques de conception technique de séparation de l'air
3.1 Déroulement du processus
1) L'unité de séparation d'air adopte un flux de processus d'adsorption de purification par tamis moléculaire à basse pression, de réfrigération du mécanisme d'expansion de la turbine de surpression d'air, de production d'argon sans hydrogène par distillation complète, de compression interne d'oxygène du produit, de compression externe d'azote du produit et de compression interne d'argon. Il a un fonctionnement fiable, un processus avancé, un fonctionnement pratique, une configuration d'équipement raisonnable, une sécurité et une faible consommation.
2) Le système de pré-refroidissement de l'air utilise de l'azote sale et de l'eau en circulation de refroidissement à l'azote, qui présente une bonne flexibilité de fonctionnement et utilise pleinement l'azote sale sec et l'excès d'azote. La structure de la tour de refroidissement à air adopte des mesures anti-inondation de liquide nécessaires et fiables pour empêcher l'eau sans brouillard de pénétrer dans le système d'adsorption par tamis moléculaire.
3) Le système d'adsorption par tamis moléculaire adopte un adsorbeur de tamis moléculaire à structure double -alumine activée verticale + tamis moléculaire avec commutation à long-terme. L'adsorbant et la vanne de commutation ont une longue durée de vie, la perte de commutation du système est faible, la résistance du lit est faible et il existe des mesures pour empêcher le tamis moléculaire de déborder et d'éventuelles mesures de traitement par soufflage. Le réchauffeur de régénération adopte un réchauffeur de vapeur à économie d'énergie - (le réchauffeur électrique est de rechange).
4) La tour supérieure (tour basse-pression) et la tour argon de la tour de distillation adoptent des tours de garnissage structurées, ce qui réduit la résistance de la tour et améliore encore les taux d'extraction de l'oxygène et de l'argon.
5) Le turbo-détendeur adopte un processus de freinage d'appoint, réduisant ainsi la quantité d'air détendu et rendant la tour supérieure de la tour de distillation stable.
6) La récupération de l'argon gazeux vaporisé du réservoir de stockage d'argon liquide à pression atmosphérique est prise en compte lors de la conception de l'unité de séparation d'air. L'argon gazeux vaporisé dans le réservoir de stockage entre dans le dispositif de récupération du condenseur d'argon et, après avoir été condensé par l'azote liquide, il retourne au réservoir de stockage d'argon liquide sous forme de produit d'argon liquide ; l'azote vaporisé retourne dans la canalisation d'azote sale de la boîte froide pour récupérer la capacité de froid.
3.2 Conception et sélection des principaux équipements
1) L'équipement de séparation de l'air adopte une technologie de production d'argon sans hydrogène - par distillation complète, annule le processus d'hydrogénation et de désoxygénation, simplifie considérablement la disposition de l'usine à travée latérale dans l'usine principale de production d'oxygène dans la conception de l'usine et économise la zone de l'usine. Fonctionnement fiable, processus avancé, fonctionnement pratique, configuration raisonnable de l'équipement, sécurité et faible consommation.
2) Les équipements clés sont tous des marques de renommée internationale et nationale, le compresseur d'air principal est sélectionné chez Atlas, le surpresseur d'air est sélectionné chez Siemens, le compresseur d'azote est sélectionné chez Atlas et le surpresseur d'oxygène est sélectionné chez Hangyang, ce qui garantit le fonctionnement fiable de l'équipement.
3) La puissance du moteur du compresseur d'air principal est de 2 x 30 000 kW, utilisant un moteur à fréquence variable, et les autres utilisent un démarrage progressif pour réduire l'impact sur le réseau électrique principal. Et le mode de fonctionnement côté machine/centralisé est adopté respectivement, ce qui permet de réaliser le contrôle de démarrage et d'arrêt à distance de l'équipement et la surveillance de l'état de fonctionnement.
4) Le surpresseur d'oxygène adopte un compresseur d'oxygène à turbine, techniquement fiable et sûr.
5) Le tamis moléculaire adopte une structure verticale et le pipeline adopte une disposition à deux -anneaux. La différence de hauteur entre le pipeline à anneau inférieur et le pipeline à anneau supérieur est de 18 m, et la température et la pression du milieu gazeux dans le pipeline changent alternativement. La conception utilise le logiciel CAESARII pour effectuer une analyse des contraintes du pipeline et définir des supports à ressort et des supports fixes raisonnables.
6) L'eau de refroidissement en circulation requise par le moteur adopte un système de circulation en boucle fermée-sans décharge externe. L'eau vive et l'eau de nettoyage de divers bâtiments de la zone de l'usine sont récupérées et traitées de manière centralisée pour atteindre un rejet d'eaux usées nul.
7) Les principaux condenseurs de refroidissement et d'argon brut de l'appareil mettent en œuvre une décharge de liquide de 1 % pour empêcher l'accumulation d'impuretés dangereuses telles que les hydrocarbures.
8) L'appareil a la capacité de fonctionner dans des conditions variables pour atteindre les conditions de fonctionnement les plus économiques de l'appareil.
3.3 Caractéristiques de conception de l'automatisation
Selon les exigences de production et de processus, un système DCS est installé pour chacun des deux systèmes de séparation d'air de 60 000 m/h afin de compléter la surveillance et le contrôle centralisés de l'usine principale du compresseur et du système de séparation d'air, du système de circulation d'eau et du processus de pipeline intégré externe. Le système d'automatisation se compose d'un poste opérateur, d'un DCS et d'un poste d'E/S2. Le DCS et les postes opérateurs sont connectés par Ethernet, et les postes DCS et E/S sont connectés par bus. La connexion entre la station d'E/S ou le DCS et les composants de terrain est assurée par des câbles de commande. Le poste opérateur est concentré dans la salle de contrôle de la production d’oxygène.
3.3.1 Poste opérateur
Le poste opérateur et le poste de contrôle de terrain communiquent entre eux pour réaliser les fonctions suivantes :
1) Affichage des paramètres du processus de production, de l'écran d'organigramme, de l'écran d'alarme et de l'affichage de la courbe de tendance historique.
2) Sélection du mode de fonctionnement du contrôle : contrôle manuel sur la machine, contrôle manuel HMI et contrôle automatique.
3) Modifiez la valeur définie ou faites fonctionner directement le fonctionnement de l'équipement de contrôle via le dialogue homme-machine.
4) Impression du rapport de production et impression des alarmes, etc.
3.3.2 DCS et station d'E/S
La station de contrôle sur le terrain est l'équipement de base pour réaliser le contrôle des processus. Il fournit une interface d'E/S avec le processus de production, effectue le contrôle du processus, la collecte de données, le calcul des paramètres, etc., puis transmet le signal de commande calculé à l'actionneur de terrain via le module d'E/S, réalisant ainsi le contrôle PID, le contrôle de séquence, le contrôle de verrouillage logique, etc. du processus de production. Les fonctions de contrôle du DCS de ce projet comprennent principalement : la collecte et le traitement des données de température, de pression, de débit, de niveau, d'analyse et autres ; contrôle de la température, de la pression, du débit, du niveau de liquide, de la résistance, etc. ; contrôle de verrouillage et contrôle anti--surtension du compresseur d'air ; contrôle des tours de refroidissement ; contrôle du timing de la purification par tamis moléculaire ; contrôle de démarrage et d'arrêt du compresseur de turbine à oxygène ; contrôle de verrouillage et contrôle anti-surtension du compresseur d'azote, etc. ; contrôle du fonctionnement de chaque pompe.
4 Effet de fonctionnement
L'équipement fonctionne de manière stable et l'unité de séparation d'air n'a connu aucune panne ni arrêt depuis sa mise en service. La consommation d'énergie de l'équipement est réduite et la consommation d'énergie unitaire équivalente pour la production d'oxygène (compression interne) est de 0,55 kWh/m. Le coût d'exploitation est réduit et l'usine de production d'oxygène dispose d'un effectif fixe de 30 personnes.
5Conclusion
Grâce à une conception rationnelle de la composition de l'acier, l'injection d'azote a été utilisée dans le four TSR pour réaliser un alliage d'azote afin de développer l'acier inoxydable 20Cr13N. Le processus de production est simple, peu coûteux, de haute pureté et de composition stable. Tous les indicateurs de performance de la bande d'acier laminée à chaud 20Cr13N-développée répondent aux exigences de la production d'essai. Grâce à l'alliage d'azote, la trempabilité et la résistance à la corrosion du produit sont considérablement améliorées.
Q : Comment sélectionnons-nous la capacité ASU appropriée pour notre aciérie ?
R : NEWTEK propose une conception personnalisée de la capacité du système basée sur l'échelle de production, la consommation de gaz et les plans d'expansion futurs pour garantir des performances et une efficacité optimales.
Q : Quels niveaux de pureté du gaz les systèmes NEWTEK ASU peuvent-ils atteindre ?
R : Nos unités de séparation d'air fournissent de l'oxygène, de l'azote et de l'argon de haute-pureté, adaptés aux applications de hauts fourneaux, de fabrication d'acier BOF et de métallurgie secondaire.
Q : Le système peut-il fonctionner en continu dans une production d'acier-à grande échelle ?
R : Oui. Les ASU NEWTEK sont conçus pour un fonctionnement continu à long terme-, garantissant un approvisionnement en gaz stable pour les environnements de production des aciéries 24h/24 et 7j/7.
Q : Comment le système de contrôle intelligent améliore-t-il le fonctionnement ?
R : Le système de contrôle intelligent permet une-surveillance en temps réel, des ajustements automatisés et des diagnostics à distance, améliorant ainsi l'efficacité opérationnelle et la sécurité.
Q : Dans quelle mesure-le processus de séparation de l'air NEWTEK est-il économe en énergie ?
R : Notre technologie cryogénique optimisée réduit la consommation d'énergie tout en maintenant une production de gaz élevée, aidant ainsi les aciéries à réduire leurs coûts d'exploitation.
Q : La personnalisation est-elle disponible pour différents processus de fabrication de l'acier ?
R : Oui. Chaque système est conçu en fonction de processus métallurgiques spécifiques, de profils de demande de gaz et des conditions du site.
Q : Quelle assistance technique est fournie lors de l’installation ?
R : NEWTEK offre une assistance technique complète comprenant une consultation en ingénierie, des conseils d'installation, une mise en service et une formation des opérateurs.
Q : Quelle est la fiabilité de l’approvisionnement en gaz pendant les périodes de pointe de production ?
R : Nos systèmes sont conçus avec un contrôle de processus stable et des composants de haute-qualité pour garantir un approvisionnement en gaz ininterrompu sous de lourdes charges de travail.
Q : L'ASU peut-il s'intégrer à l'infrastructure de l'usine existante ?
R : Oui. NEWTEK conçoit des solutions d'intégration flexibles compatibles avec les pipelines, les systèmes de contrôle et les configurations de production existants.
Q : Quels avantages à long terme-les aciéries peuvent-elles espérer de l'installation d'un ASU ?
R : La production de gaz sur site améliore l'efficacité, réduit la dépendance externe au gaz, réduit les coûts et soutient les objectifs de fabrication d'acier durable.