根據聯炭公司前幾年提供的評價材料證明, 5000 NM³/hO2以下制氧機,低溫法制氧機除了有可生產副產品液體的優勢外相對變壓吸附已經沒有優勢。而根據現在國內陸續投產的幾套大型變壓吸附制氧裝置使用資料顯示,10000 NM³/hO2以下制氧機組,低溫制氧機相對變壓吸附也已經沒有優勢。但在裝置大型化上低溫法制氧機的優勢還是比較明顯的,國內已經能做到52000 NM³/h,國外也已經能做到78000 NM³/h。變壓吸附因為受羅茨鼓風機和羅茨真空泵容量的影響,也因為受高性能大口徑切換蝶閥制造困難和大型裝置運轉工藝開發研究滯后等原因,目前還做不到這樣大的裝置;另外專用分子篩也需要進一步開發研究,降低成本,提高性能,使變壓吸附進一步降低能耗,提高性價比;還有一條也是變壓吸附供應商們都面臨的新課題,就是如何進行脫氬,提高氧氣純度,如果在脫氬技術上有突破的話那將是對低溫深冷機的嚴峻挑戰,變壓吸附也將面臨更加廣闊的市場。
三、關于變壓吸附制氧在電爐煉鋼中的應用
1.關于變壓吸附制氧在電爐煉鋼中的應用
變壓吸附制氧在電爐煉鋼方面已經有許多成功的經驗和實例。
我們知道,日本約60%∽70%的電爐煉鋼企業在用變壓吸附制氧法煉鋼。
在中國用變壓吸附制氧法電爐煉鋼已經非常普及(如西林鋼鐵公司阿城鋼廠用變壓吸附制氧法電爐煉鋼就非常成功)。
我們分析一下電爐煉鋼的特點:電爐煉鋼本身是在用廢鋼為主原料來煉鋼,電爐煉鋼主要是靠電弧來熔化廢鋼,氧氣只是在電爐冶煉過程中助熔和停電吹氧脫碳過程中產生化學熱,來提高冶煉溫度,因為主要是靠電弧熔化,氧氣只是輔助,因此對氧氣純度要求就不高(實際上電爐煉鋼不用氧氣也能煉鋼)。轉爐煉鋼則不同,主要材料是高爐鐵水,高爐鐵水進入轉爐后必須吹入高純度的氧氣充分燃燒除去鐵水的中Si、S、P、Mn等雜質,才能還原成鋼水。由此可見在轉爐煉鋼中氧氣的作用非常大,所以對氧氣純度要求相對較高。有資料顯示,轉爐煉鋼要有99.2%純度(合格品)的氧氣(一般深冷制氧機把氧氣純度都做到了優質品級99.6%)。但是沒有任何資料顯示電爐煉鋼必須要有99.2%純度的氧氣。本公司常年從事制氧機方面的制造供應和安裝調試工作,與全國多家鋼鐵設計院都有密切的工作聯系,對于這個問題,本公司的有關技術和銷售人員曾先后咨詢過包鋼院、南鋼院和北鋼院的有關專家,得到的答案都是變壓吸附可以進行電爐煉鋼(包括煉特鋼)。同相關的理論資料一樣,也沒有哪位專家說必須用99.2%純度的氧氣才能電爐煉鋼。實際上多家在用變壓吸附制氧煉鋼的廠家,現場使用的氧氣純度都是92%或93%。
有投資者提出:“變壓吸附制氧純度較低,能不能煉特鋼?”
這實際上是對煉鋼工藝的了解問題,我們做一下簡單探討。
電爐煉特鋼和煉普鋼前面的過程都是一樣的,都是在電爐中靠電弧融化廢鋼,吹氧助融和斷電吹氧脫碳,吹氧的過程是在電爐中完成。精煉這道工序不需要吹氧。在精煉爐里加入其他配料,以改變鋼的成分,獲取需要的鋼種。如要生產某種型號的特種鋼,只需要在精煉爐里加入這種鋼的合金成分也就可以冶煉出這種特種鋼了。電爐煉特鋼簡單講就是這個過程。所以電爐煉特鋼與煉普鋼本質上對氧氣的要求是一樣的。這就是電爐煉鋼的優點,它可以冶煉出多種合金鋼來,而轉爐則不能。這就是電爐煉鋼與轉爐煉鋼幾十年來一直并存的原因。 有投資者說,我們的煉鋼品種中有船舶用鋼,用低純度氧冶煉含氮量可能要超標,引起鋼質發脆。這是個問題,變壓吸附能產生93%以上的氧氣,4%的氬氣,還有1~3%的氮氣,氬氣對煉鋼是沒有壞處的,這1~3%的氮氣含量對某些品牌的特種鋼可能會造成含氮量超標。國家對耐低溫沖擊用鋼比如船舶用鋼和油井管的含氮量有明確規定,要≤70ppm,對常溫狀態使用的合金鋼如彈簧鋼、軸承鋼、無縫鋼管等都沒有明確的規定(對普鋼更沒有規定)。而我們的電爐煉鋼廠大多是不煉耐低溫沖擊用鋼的,因此變壓吸附冶煉特鋼的范圍應該是很廣闊的。即便是企業根據市場需要要冶煉一部分耐低溫沖擊用鋼,擔心含氮量超標,也可以把原有的用于“切割”的低溫制氧機切換一部分氧氣過來完成臨時冶煉任務,這樣靈活的調配使用制氧機也是很經濟劃算的。況且這樣調配也不難,因為大多數電爐煉鋼廠都配備有低溫制氧機,并且管網輸送也可以通過閥門切換來完成。
2.關于變壓吸附制氧煉鋼的氧氣用量及氧槍消耗的探討
我們再討論一下投資者關心的用變壓吸附制氧煉鋼氧氣用量和氧槍消耗的問題。
實際上,只要保持氧氣量供應充足,保持氧槍輸出壓力穩定不波動,對煉鋼速度和氧槍消耗都沒有與使用深冷法制氧明顯的不同。這是本公司調研了多家電爐煉鋼廠獲得到的反潰資料。只是純度低了一些,單位用氧量比深冷法要稍微大一些。擔心用氧量大了氧槍損耗會增加,只需把氧槍頭冷卻水結構相應改動,增大氧搶頭局部冷卻水流速帶走增加的熱量即可滿足與深冷法供氧同樣的煉鋼速度對氧搶頭損耗的要求。氧槍噴嘴結構不需要更改,因為噴嘴流量本身就有富裕。氧搶頭內冷卻水通道結構的更改對于配套廠應該不復雜。這個增大的氣量,也是93%純度的氧折合到100%純度的氧而需要多加的量,即與深冷法近乎等同規格裝置須增加的量,而多加的氣量因為屬于氧槍噴嘴調節的范圍也不會使吹氧速度降低,進而滿足與深冷法同樣的煉鋼速度要求。以6000NM³/hO2空分為例,深冷法純度是99.6%,產量是6000NM³/hO2,變壓吸附純度是93%,氣量就要做到6500 NM³/hO2,折合成99.6%的純度氧后,產量就是與深冷法等同的6000NM³/hO2。
不少單位現在還對變壓吸附存在疑問的原因,就是感覺氧氣量要加大,純度低了些氧槍損耗要增加,煉鋼速度要慢。既然有疑問,就不妨做一下調查。希望我們的分析能幫助投資方打開思路。已經使用變壓吸附的廠家也可以做出統計資料來,數據往往是最有說服力的。我了解的變壓吸附供應商給用戶更多的是介紹變壓吸附的性能和操作優勢,對用戶關心的使用數據和反饋信息的收集很多都沒有引起足夠的重視。比如上面現談到的氧氣耗量和氧槍損耗問題。用戶的疑問大部分時間是感覺問題,他們的推算很多也是模糊和缺乏依據的,(這種情況本公司在調研一些化工企業的時候也遇到過)。所以供應商要通過數據來幫助投資者校正思路,打消他們的疑慮和擔心,讓他們明白地接受變壓吸附。