变压吸附富氧燃烧技术在水泥行业的应用

　　9月25-27日，由中国水泥网主办、中国联合水泥集团有限公司特别主办、淄博市鲁中耐火材料有限公司特别协办的“2013中国水泥节能技术交流大会”在山东济南成功召开，成都西华人信合同能源管理有限公司、成都华西化工研究所股份有限公司项目经理马光俊做了题为《变压吸附富氧燃烧技术在水泥行业的应用》的主题报告，报告全文整理如下：

成都西华人信合同能源管理有限公司、成都华西化工研究所股份有限公司项目经理马光俊

　　一、技术路线框图

　　二、他山之石（应用及原理）

　　三、华西所简介

　　1.企业简介

　　成都华西化工研究所股份有限公司：创建于1987年，法人代表：李东林

　　该公司成立至今的近30年的时间里，共开发了居世界领先水平的技术十几项，已经申报中国专利和国外专利几十项，技术和产品在国内、外上千家家企业推广使用，建成投产装置上千套。

　　经过多年的发展，目前形成了拥有多家控股子公司，9家分公司的大型跨地区经营的集团公司。

　　2012年以来，面对国内经济结构转型升级的大环境，华西锐意改革，重新整合调整了集团架构。

　　2.资质荣誉

　　唯一获得中石化PSA氢提纯技术鉴定的单位。

　　国家首批获得直接外贸权的科研单位之一。

　　已获得国际ISO9001质量体系认证。

　　是中国石化物资资源市场成员。

　　是中国石油天然气集团公司一级供应网络单位成员。

　　大型变压吸附制氧项目国家火炬计划项目证书

　　高新技术企业证书

　　技术市场金桥奖

　　星火科技示范企业称号

　　电子技术改造传统产业奖

　　AAA级资信企业

　　3.典型业绩

拉法基1#熟料生产线富氧燃烧装置（投产时间：2013年2月）

云南驰宏锌锗股份有限公司HX-15000/85型VPSA-O₂装置（投产时间：2012年9月）

辽宁特殊钢集团公司HX-1000型VPSA-O₂装置

赤天化1000Nm³/h VPSA空分制富氧装置（1995年建设）

阳谷祥光HX41200/85型VPSA-O₂装置

中国矿业集团有限公司HX-（8000+4000）/90型VPSA-O₂装置

液空优仕HX3230/93型VPSA-O₂装置

重庆国际复合材料有限公司（玻纤）HX-3230/93型VPSA-O₂装置（二塔+液氧后备）

　　四、吸附制氧技术简介

　　1.吸附的历史

　　二千多年前的西汉古墓中就用木炭吸湿防潮；

　　1920年代左右，吸附开始成为一个独立的科学体系。

　　1940年发现了合成沸石（synthetic zeolite）的制造方法，吸附开始走向工业化。

　　在中国：

　　1970年代，西南化工研究设计院最先做跟踪研究；

　　1980~今，成都华西率先将吸附技术工程化。

VPSA制氧流程

VPSA制氧流程框图

　　2.工业级制氧方法

　　主要有：深冷法、变压吸附法、膜分离。

　　变压吸附制氧技术已广泛应用于各行业，有其独特的技术特点：

　　操作简便

　　流程短，设备少；全自动化，可无人值守（PLC实例）。

　　专有阀门

　　华西从上世纪90年代开发变压吸附专用程控阀，设计制造了拥有多项专利技术的三偏心蝶阀，解决了阀门频繁开关的问题，维护费用极少。

　　维护量少

　　复合密封圈结构，保证开关200万次无故障，建议2年更换一次，更换工作量小，2~3小时可完成，费用1000元左右。

　　装置更紧凑和小型化

　　VPSA制氧技术单套产量能力调节范围大，从几十方到一万多方每小时。

　　VPSA制氧技术浓度调节范围大，可直接制取高纯度氧气。如，为了获得10000Nm³/h、30%浓度的富氧，只需一套流量为1500Nm³/h，浓度为75%的VPSA装置。

　　环境适应性强

　　众所周知，工业厂界环境的空气质量不好。由于变压吸附制氧工艺独特的床层设计，只需对厂界空气做简单的处理即可正常生产。

　　分子筛使用寿命长

　　使用该公司研发生产的锂分子筛，保证性能的使用寿命为10年，10年以后性能若有下降，免费活化。但目前运行10年以上的分子筛均为性能问题。国内也只有华西有连续稳定运行10年以上的分子筛。

　　国外的一些工业气体公司在大陆地区也普遍采购华西的锂分子筛。

　　运行费用低

　　变压吸附制氧过程的运行费用（以2000Nm³/h纯氧为例）

　　实际纯氧单产电耗不高于0.38kwh/Nm³*100%O₂。

　　折合为30%浓度的氧气，电耗不高于0.38×0.3=0.114 kwh/Nm³。

　　华西制氧技术进步，预期纯氧单产电耗约为0.35kwh/Nm³*100%O₂；

　　即电耗水平比现有水平再降低约8%。

　　安全性

　　富氧装置：变压吸附制氧由于是在常温常压下运行，且不属于易燃易爆介质，所以本装置全部采用普通电机，非标设备、管道等所有硬件设施不涉及任何压力容器或压力管道监管的范畴。因此，富氧装置的硬件设施方面不存在安全事故的隐患。通俗的说，变压吸附制富氧装置是本质安全的。

　　人只有长期在40%浓度以上的环境下才会造成所谓的“氧中毒”。但由于变压吸附过程中氧气是气体状态，且压力很低，即使泄露，也会被环境空气快速稀释，不会造成局部氧气浓度超标。

　　华西制氧装置安全运行于石化、钢铁等各行业，时间检验了其安全性。

　　五、简要经济性分析

　　1.成本分析

　　装置运行费用：767×8000×0.6=368.16 万/年

　　其它费用：本装置操作维护费用很少，综合其它因素，考虑30万/年。

　　折旧费：按15年计算，实际按20年设计，残值按10%计算。

　　（1400-1400×10%）÷15=84万/年

　　不考虑折旧费的年综合成本：368.16+30=398.16万元/年

　　2.效益分析

　　综合节煤效益：平均综合节煤按6kg/吨熟料计算，标煤价格按900元/吨计算：

　　5000吨/天×333天×6kg/吨÷1000×900元/吨=899.1 万/年

　　政策性补助：考虑合同能源的政策性补助按300元/吨计算：

　　5000吨/天×333天×6kg/吨÷1000×300元/吨=299.7 万/年