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设备在各行各业的应用

您的位置: 首页-常温空分(PSA)制氧
 

玻璃熔融行业
    玻璃制造业是以硅砂、石灰石、烧碱、碎玻璃及多种添加剂等为原料,在1250~1700 ℃的熔解炉内熔化制成。目前,在日本主要是用重油加以热空气燃烧提供热能的玻璃溶解炉,是由被称为熔解室和用800 ℃左右的热空气预热的预热室构成。
    利用富氧燃烧,可以不用预热室而降低成本费,且可降低大气排放中的热氮氧化物( N2 及 NOX )的含量.美国西海岸为中心的环境保护对此的要求十分严格.1994 年日本电气玻璃厂首次将 4500m3/h 的PSA大型设备用于制造电子束管的尖端技术中,今后 PSA 大型设备将在高温熔解领域更令注目。
水处理行业
1 废水处理用氧气曝气
    这是 PSA 设备的最早应用,据说是UCC公司采用以沸石为分子筛的PSA设备,利用UNOX法将氧气充入本公司的水处理系统.1972年,日本UNOX公司用于昭化药业公司的水处理系统。
    处理生活废水及工业废水普及活性污泥法(氧微生物的富集法)对有机杂质的去除十分有效,微生物活性的保持很大程度上依赖于氧气的供应.氧气曝气法在提高氧气浓度的同时还可缩小设备的尺寸达到降低成本费的目的。
2 氧气用于臭氧原料
    管理中水(净水)的杀菌处理以往使用氯气,近年因考虑氯对人体的负面影响,用臭氧气杀菌代替氯气杀菌以减少氯气的使用逐渐得到重视。目前净水预处理系统已大多使用大型的臭氧发生装置。用PSA法制得的氧气代替臭氧发生装置中的原料空气,可以提高臭氧的转化率和臭氧浓度,降低电耗。
    1980年代末,臭氧作为一种杀菌剂应用于冷却水系统受到人们的广泛关注.由于臭氧所具有的一些优越性是传统的化学药剂所无法比拟的,目前,国外已将臭氧广泛地应用于冷却水处理中.使用结果表明,采用臭氧处理的系统可在高浓缩倍数下,甚至在零排污下运行.处理成本低于传统的化学处理法.在这方面我国尚处于起步阶段。
    近年日本经济产业省组织企业开发使用臭氧处理废水的新技术,计划在2005年建成实用化装置.把高浓度的臭氧气送入废水槽,槽内的二噁英等难以分解的有害化学物质就会变的容易分解,这样可以提高曝气过程中微生物的处理能力和减少污泥的体积,从而提高处理效率,节省能源。日本经济产业省估算,使用这一新方法,能够分解和清除废水中大约 90% 以上难分解的有害化学物质,与现有的废水处理装置相比,可节省能源近50%.据报道,由4家电机和水处理厂家承包的这一开发项目已经启动,开发期限为5年,经费总额达 11亿日元。计划基本技术于2003年开发出来,然后在自来水、造纸及染色等行业进行验证实验,到2005年将建成每日处理废水能力为50吨的实用化设备。
    国内外许多厂家已经开发了带PSA单元的臭氧机。
3 其它
    目前日本国内采用的氧气曝气法大部分用于工厂废水及生活废水的净化。美国的氧气曝气法则用于河流、运河、湖泊等自然环境的改良。日本用于大规模的环境改良方面的 PSA 设备在费用方面还有待于论证。
电炉行业
鼓风、助燃用
    PSA 氧气用于电炉是 PSA 设备较早涉及的领域,目前,已有多台大型设备投入使用。电炉内利用电极间的电弧加热废旧钢铁原料并使之熔化。将氧气和碳粉一起吹入,在炉渣起泡的同时,使之和熔化的钢液相混,这种办法使钢液碳粉混合均匀,提高了钢产品的品质,并且氧气和碳粉的加入有助于节约能源,利用富氧也是从助燃提高效率为目的。
    以往,氧气总是以贮槽内液氧气化的方式提供,1979年日本拓南制钢厂采用PSA制氧气以来,PSA制氧在电炉制钢厂得到迅速普及,现在,拓南制钢厂 2 号、 3 号机组也相继投入使用。
非铁金属冶炼行业
1 精炼铜
    铜的精炼过程包括铜矿石熔融成为粗铜及粗铜炼制过程。它和电解法生产电解铜的过程不一样。铜矿石多含有硫杂质,硫与氧的反应一般在 600 ℃左右,再吹入热风和重油助燃后才能发生,这时如能通入富氧则可达到增产及节约重油的目的。
    日本第一次用氧气作气源是在1975年由铜炼制厂用深冷法制得的氧气,而实际只需含氧25%~30%的氧气,在1987,日本共同炼制厂首次使用PSA法,从此陆续采用了数套大型设备。
2 炼制锌
    锌的炼制法以往是用ISP法,可同时炼制锌和铝,首先锌矿石和铝矿石在熔剂(石灰石)的作用下脱硫烧结,烧结块在 900 ℃~ 650 ℃左右,热风与焦炭共同作用下熔炼。送入的热风的含氧量的提高下,反可减少重油的使用量,还可在提高效率的同时达到增产的目的。
3 氰化提金
    氰化浸金的最大缺点之一就是浸出速度太慢,一般需要 24 ~ 48h 才能达到浸出终点。随着氰化浸金工艺的发展,人们逐渐认识到,矿浆中溶解氧的含量是影响浸金速度的一个重要因素,并为提高溶解氧的浓度采取了一系列可行的措施。早期的氰化浸金都是通过鼓入空气来提供金溶解所需的氧。直到1950年代,才有应用纯氧代替空气的研究报道。南非于 1983 年在 Murchison 金锑矿管式氰化槽中第一个采用氧气。1984年南非田边公司的王冠沙子金矿也采用了充氧浸出,目前南非有16个金矿采用纯氧浸出。加拿大地带Auriferes 矿,Dynon 矿,Macassa 矿均采用纯氧浸出。澳大利亚在处理低品位金矿时,为提高金的浸出率,采用了一种称之为CIG的充氧工艺,向浸出槽中充入氧气(富氧空气)以代替传统的充入压缩空气,提高了矿浆中溶解氧的含量,并因此而加快了浸出速度,提高了金浸出率和处理量。试验结果表明,在处理氧化矿石时金的浸出率约提高1%,而在处理硫化矿物含量较高的矿石时, 金浸出率约提高4%,工厂的生产能力超过设计规模的 65%.美国Kanyr公司开发了充氧炭浸工艺(CILO),其实质就是在标准的炭浸法工艺中充入氧气。这样可使矿浆中溶解氧的体积分数由原来的6×10-6提高到24×10-6~30×10-6 ,浸出速率明显加快。我国山东乳山金矿于 1991 年进行了充入纯氧的工业试验,与充入压缩空气相比,处理量提高了 20.4% ,浸出率提高了 5.64%, 并使氰化钠单耗降低了 0.5kg/t 。这项工艺改造每年可多收黄金 4.918kg, 节电 18.36 × 10-4kwh, 节约氰化钠 5.0t 。河北崇礼县坪金矿采用变压吸附制氧技术代替深冷制氧,为氰化浸出提供了Φ( O2 ) =90% 以上的富氧气体,节省了制氧费用,同样达到了提高浸出速率目的,浸出时间由原来的 36h 缩短为 23h 。实践表明, PSA 制氧机组运行稳定,受制氧机组控制的金浸出率也很稳定。
制氧镁行业
    冶炼氧化镁是以海水,石灰乳,氢氧化镁混合的料浆为原料,经脱水,干燥,燃烧成型后在燃烧炉内高温烧结制成的,为了提高用空气助燃的效率,1977年日本新化学公司,1980年宇部化学公司工业公司先后采用了 PSA 设备提供氧气助燃。
制水泥行业
    水泥原料是以石灰岩中的生石灰,在 900 ℃左右的烧成炉内烧制而成。加热时使用富氧可以节约燃料,提高产量。现在使用 PSA 设备的企业随处可见。如果没有 PSA 设备,人们就不可能认识 PSA 设备对石油价格的影响。
    对于其它各种烧成炉,使用 PSA 设备制得的富氧,能否达到增产降耗还未充分研讨,因此在这些领域未得到普及。
水产业
1 养殖用氧气曝气
    养殖水中的溶解氧含量对水产物的生长至关重要,在封闭的水域内对多数鱼类不能养殖的原因是溶解氧含量不足,而使用空气曝气时氮气在水中的溶解度也增加从而能麻醉鱼类。特别是在孵化期,对溶解氧含量的要求是非常严格的,使用氧气曝气就能解决这个问题。不定期使用的场合以往多用氧气瓶,随着使用的频繁,使用 1m3/h ~ 20m3/h 的 PSA 设备的企业不断增加,现在在大规模的海水养殖业使用氧气曝气也正在研究开发。
2 活鱼运输
    近年,以活鱼为原料的餐厅大多用水槽来运送活鱼。不过海港一般距餐厅较远,为保证鱼类的鲜活,运送活鱼的货车上的水槽一般用氧气曝气法提供氧气。如用氧气瓶供气的话,高压气体降压使用的问题未能解决,而使用挑战型的 PSA 设备则可避免上述问题。
发酵业
    制药、化学、食品领域内的发酵细菌培养、细胞的冷冻保存等生物工艺学往往要用工业气体。特别是发酵产业对工业气体的耗费量较大。发酵时,细菌、酵母菌的发育成长都要依赖于发酵液中的氧气供给量。 300 ~ 1000m3/h 等级的 PSA 制氧设备已进入制药食品业,并且,气体用户在用氧气营造氛围气的同时,对氮气、 CO2 的需求也增多了。
氧气等离子体切割行业
    焊接、切割领域内使用的 O2 ,为防氮化基本使用高纯气。但是利用 O2 等离子体切割的氧气纯度在 93% 左右即能使用。因此,等离子切割机的用户,已对在系统内添加使用小型 PSA 设备很感兴趣。
电弧炉炼钢行业
    中小型钢厂电弧炉炼钢用氧特点明显,用气量不大,一般在 1000~4000Nm3/h 左右,不需要氮气,而且间断用气。如采用深冷空分,投资高,运行费用大,且开停不方便。变压吸附制氧工艺满足电炉炼钢需要,且投资见效快,操作方便。目前国内厂家普遍采用,效益明显。
富氧燃烧行业
    富氧燃烧是近代燃烧技术的新突破,燃料在富氧中充分燃烧,热辐射迅速增强。该技术产生节能潜力巨大,燃料充分燃烧,烟尘排放减少,燃烧效果令人乐观,促进了生产率的发展及产品质量的提高。发达国家称该技术为“资源的创造性技术”,并已经在燃烧的各领域开始应用。
    我国每年要消耗约 20 亿吨煤、 3 亿吨油和 400 多亿 m3 天然气,而且逐年增加,但我国能源利用效率远低于发达国家。巨大的能耗必须要走节能和可持续发展的路线,切实保护赖以生存的环境。     产品前景好的企业,在节能的同时又可以提高产品质量,提高产品的优质品率,增强市场竞争力。
    在城市、市镇人口稠密地区的企业,使用富氧燃烧既可以节能,又可以根治燃烧烟尘排放保护环境。甚至可以避免大量的技术改造或搬迁的投资。
    燃油、燃煤的能耗大户 , 如热电厂、工业锅炉、油田锅炉、煤气发生炉、陶瓷墙地砖燃烧炉、钢锭加热炉、水泥炉窑等使用富氧燃烧技术既节能又增产,效益明显。废气排放达国家标准,去掉企业的治污负担;城市垃圾焚烧,富氧燃烧使垃圾着火点下降,火焰温度升高,煤耗量减少,同时减少有害物质的生成。
    高原地区空气中氧含量降低,工业炉窑在低氧的情况下,工况无法正常,燃烧不充分,浪费燃料,排烟烟尘超标,产生严重污染,富氧技术可以帮助解决。

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