變壓吸附富氧燃燒技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用

　　9月25-27日，由中國水泥網(wǎng)主辦、中國聯(lián)合水泥集團(tuán)有限公司特別主辦、淄博市魯中耐火材料有限公司特別協(xié)辦的“2013中國水泥節(jié)能技術(shù)交流大會(huì)”在山東濟(jì)南成功召開，成都西華人信合同能源管理有限公司、成都華西化工研究所股份有限公司項(xiàng)目經(jīng)理馬光俊做了題為《變壓吸附富氧燃燒技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用》的主題報(bào)告，報(bào)告全文整理如下：

成都西華人信合同能源管理有限公司、成都華西化工研究所股份有限公司項(xiàng)目經(jīng)理馬光俊

　　一、技術(shù)路線框圖

　　二、他山之石（應(yīng)用及原理）

　　三、華西所簡介

　　1.企業(yè)簡介

　　成都華西化工研究所股份有限公司：創(chuàng)建于1987年，法人代表：李東林

　　該公司成立至今的近30年的時(shí)間里，共開發(fā)了居世界領(lǐng)先水平的技術(shù)十幾項(xiàng)，已經(jīng)申報(bào)中國專利和國外專利幾十項(xiàng)，技術(shù)和產(chǎn)品在國內(nèi)、外上千家家企業(yè)推廣使用，建成投產(chǎn)裝置上千套。

　　經(jīng)過多年的發(fā)展，目前形成了擁有多家控股子公司，9家分公司的大型跨地區(qū)經(jīng)營的集團(tuán)公司。

　　2012年以來，面對(duì)國內(nèi)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大環(huán)境，華西銳意改革，重新整合調(diào)整了集團(tuán)架構(gòu)。

　　2.資質(zhì)榮譽(yù)

　　唯一獲得中石化PSA氫提純技術(shù)鑒定的單位。

　　國家首批獲得直接外貿(mào)權(quán)的科研單位之一。

　　已獲得國際ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證。

　　是中國石化物資資源市場成員。

　　是中國石油天然氣集團(tuán)公司一級(jí)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)單位成員。

　　大型變壓吸附制氧項(xiàng)目國家火炬計(jì)劃項(xiàng)目證書

　　高新技術(shù)企業(yè)證書

　　技術(shù)市場金橋獎(jiǎng)

　　星火科技示范企業(yè)稱號(hào)

　　電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)獎(jiǎng)

　　AAA級(jí)資信企業(yè)

　　3.典型業(yè)績

拉法基1#熟料生產(chǎn)線富氧燃燒裝置（投產(chǎn)時(shí)間：2013年2月）

云南馳宏鋅鍺股份有限公司HX-15000/85型VPSA-O₂裝置（投產(chǎn)時(shí)間：2012年9月）

遼寧特殊鋼集團(tuán)公司HX-1000型VPSA-O₂裝置

赤天化1000Nm³/h VPSA空分制富氧裝置（1995年建設(shè)）

陽谷祥光HX41200/85型VPSA-O₂裝置

中國礦業(yè)集團(tuán)有限公司HX-（8000+4000）/90型VPSA-O₂裝置

液空優(yōu)仕HX3230/93型VPSA-O₂裝置

重慶國際復(fù)合材料有限公司（玻纖）HX-3230/93型VPSA-O₂裝置（二塔+液氧后備）

　　四、吸附制氧技術(shù)簡介

　　1.吸附的歷史

　　二千多年前的西漢古墓中就用木炭吸濕防潮；

　　1920年代左右，吸附開始成為一個(gè)獨(dú)立的科學(xué)體系。

　　1940年發(fā)現(xiàn)了合成沸石（synthetic zeolite）的制造方法，吸附開始走向工業(yè)化。

　　在中國：

　　1970年代，西南化工研究設(shè)計(jì)院最先做跟蹤研究；

　　1980~今，成都華西率先將吸附技術(shù)工程化。

VPSA制氧流程

VPSA制氧流程框圖

　　2.工業(yè)級(jí)制氧方法

　　主要有：深冷法、變壓吸附法、膜分離。

　　變壓吸附制氧技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，有其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)：

　　操作簡便

　　流程短，設(shè)備少；全自動(dòng)化，可無人值守（PLC實(shí)例）。

　　專有閥門

　　華西從上世紀(jì)90年代開發(fā)變壓吸附專用程控閥，設(shè)計(jì)制造了擁有多項(xiàng)專利技術(shù)的三偏心蝶閥，解決了閥門頻繁開關(guān)的問題，維護(hù)費(fèi)用極少。

　　維護(hù)量少

　　復(fù)合密封圈結(jié)構(gòu)，保證開關(guān)200萬次無故障，建議2年更換一次，更換工作量小，2~3小時(shí)可完成，費(fèi)用1000元左右。

　　裝置更緊湊和小型化

　　VPSA制氧技術(shù)單套產(chǎn)量能力調(diào)節(jié)范圍大，從幾十方到一萬多方每小時(shí)。

　　VPSA制氧技術(shù)濃度調(diào)節(jié)范圍大，可直接制取高純度氧氣。如，為了獲得10000Nm³/h、30%濃度的富氧，只需一套流量為1500Nm³/h，濃度為75%的VPSA裝置。

　　環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

　　眾所周知，工業(yè)廠界環(huán)境的空氣質(zhì)量不好。由于變壓吸附制氧工藝獨(dú)特的床層設(shè)計(jì)，只需對(duì)廠界空氣做簡單的處理即可正常生產(chǎn)。

　　分子篩使用壽命長

　　使用該公司研發(fā)生產(chǎn)的鋰分子篩，保證性能的使用壽命為10年，10年以后性能若有下降，免費(fèi)活化。但目前運(yùn)行10年以上的分子篩均為性能問題。國內(nèi)也只有華西有連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10年以上的分子篩。

　　國外的一些工業(yè)氣體公司在大陸地區(qū)也普遍采購華西的鋰分子篩。

　　運(yùn)行費(fèi)用低

　　變壓吸附制氧過程的運(yùn)行費(fèi)用（以2000Nm³/h純氧為例）

　　實(shí)際純氧單產(chǎn)電耗不高于0.38kwh/Nm³*100%O₂。

　　折合為30%濃度的氧氣，電耗不高于0.38×0.3=0.114 kwh/Nm³。

　　華西制氧技術(shù)進(jìn)步，預(yù)期純氧單產(chǎn)電耗約為0.35kwh/Nm³*100%O₂；

　　即電耗水平比現(xiàn)有水平再降低約8%。

　　安全性

　　富氧裝置：變壓吸附制氧由于是在常溫常壓下運(yùn)行，且不屬于易燃易爆介質(zhì)，所以本裝置全部采用普通電機(jī)，非標(biāo)設(shè)備、管道等所有硬件設(shè)施不涉及任何壓力容器或壓力管道監(jiān)管的范疇。因此，富氧裝置的硬件設(shè)施方面不存在安全事故的隱患。通俗的說，變壓吸附制富氧裝置是本質(zhì)安全的。

　　人只有長期在40%濃度以上的環(huán)境下才會(huì)造成所謂的“氧中毒”。但由于變壓吸附過程中氧氣是氣體狀態(tài)，且壓力很低，即使泄露，也會(huì)被環(huán)境空氣快速稀釋，不會(huì)造成局部氧氣濃度超標(biāo)。

　　華西制氧裝置安全運(yùn)行于石化、鋼鐵等各行業(yè)，時(shí)間檢驗(yàn)了其安全性。

　　五、簡要經(jīng)濟(jì)性分析

　　1.成本分析

　　裝置運(yùn)行費(fèi)用：767×8000×0.6=368.16 萬/年

　　其它費(fèi)用：本裝置操作維護(hù)費(fèi)用很少，綜合其它因素，考慮30萬/年。

　　折舊費(fèi)：按15年計(jì)算，實(shí)際按20年設(shè)計(jì)，殘值按10%計(jì)算。

　?。?400-1400×10%）÷15=84萬/年

　　不考慮折舊費(fèi)的年綜合成本：368.16+30=398.16萬元/年

　　2.效益分析

　　綜合節(jié)煤效益：平均綜合節(jié)煤按6kg/噸熟料計(jì)算，標(biāo)煤價(jià)格按900元/噸計(jì)算：

　　5000噸/天×333天×6kg/噸÷1000×900元/噸=899.1 萬/年

　　政策性補(bǔ)助：考慮合同能源的政策性補(bǔ)助按300元/噸計(jì)算：

　　5000噸/天×333天×6kg/噸÷1000×300元/噸=299.7 萬/年