산업용 가스 장비 부문에서 가스 공급 시스템에 대한 수요는 산업별로 크게 다릅니다. 초기 투자에 우선순위를 두는 프로젝트도 있고, 장기 운영 비용에 더 중점을 두는 프로젝트도 있습니다.- 그러나 대규모-연속 생산 시설의 경우 가스 공급원의 안정성, 순도 제어 능력, 향후 확장 가능성이 장비 자체보다 더 중요한 경우가 많습니다.
오랫동안 산업용 가스 장비 제조에 전념해 온 회사인 Shenger Gas는 시스템 설계 및 프로젝트 논의 중에 클라이언트로부터 다음과 같은 질문을 자주 접합니다. 어떤 유형의 산업 프로젝트가 극저온 공기 분리 장치(ASU)에 더 적합합니까?
기술 원리부터 실제{0}}운영 일치까지 극저온 ASU가 모든 가스 응용 분야에 적합한 것은 아닙니다. 그러나 높은 유속, 연속 작동 및 고순도를 요구하는 산업 시스템에서는 종종 명확하고 포괄적인 이점을 제공합니다.
이 기사에서는 대규모 가스 공급 프로젝트가 극저온 ASU에 더 적합한 산업 응용 특성을 기반으로 체계적인 분석을 제공하고 기업이 가스 공급 솔루션을 선택할 때 고려해야 할 주요 요소를 강조합니다.
극저온 공기 분리 장치(ASU)란 무엇입니까?
극저온 공기 분리 장치는 공기 압축, 정화, 열 교환, 팽창기{2}} 기반 냉동, 극저온 증류 등의 공정을 통해 극도로 낮은 온도에서 공기-, 질소, 아르곤- 등의 성분을 분리하는 완전한 시스템입니다.
핵심 작동 온도는 일반적으로 -170도에서 -190도에 이르므로 이중-탑 증류 시스템을 통해 다양한 가스 성분을 안정적으로 분리할 수 있습니다. 표준 PSA 산소 발생기 또는 막 분리 시스템과 비교할 때 극저온 ASU의 주요 장점은 단순히 "낮은 온도"가 아니라 고유량, 연속 작동 조건에서 낮은 변동으로 고순도, 다성분 산업용 가스를 전달하는 능력입니다.
산업적 관점에서 보면 극저온 ASU는 본질적으로 '장기적, 대규모-, 연중무휴 연속 가스 공급'에 더 적합한 솔루션입니다.
대규모-제강 및 제련 프로젝트
모든 산업 응용 분야 중에서 철강 산업은 극저온 ASU의 가장 일반적이고 성숙한 분야 중 하나로 남아 있습니다.
고로 산소 농축, BOF(순산소로) 제강, EAF(전기 아크로) 제련 등 현대 철강 생산-에는 산소 공급에 대한 몇 가지 매우 구체적인 요구 사항이 있습니다.
- 매우 높은 가스량 요구 사항
- 긴 연속 작동 시간
- 높은 산소 순도 요구 사항
- 시스템 안정성에 대한 요구가 매우 높음
Large steel mills typically require oxygen supply capacities of tens of thousands to even hundreds of thousands of Nm³/h, often with high-purity nitrogen for protection, purging, and continuous casting systems.
여러 개의 중소형-PSA 시스템을 사용하면 많은 수의 장치가 필요할 뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 유지 관리 비용도 크게 늘어납니다. 이와 대조적으로 극저온 ASU는 단일 대용량 장치를 통해 산소, 질소 및 아르곤 출력까지 동시에 제공할 수 있어 대형 제철소의 장기-에너지 효율성 목표에 부합하면서 공정 안정성을 보장합니다. 연간 생산량이 100만 톤을 초과하는 철강 프로젝트의 경우 극저온 ASU가 업계 표준이 되었습니다.
석탄 화학 및 석유화학 프로젝트
석탄화학 및 석유화학 산업은 극저온 ASU에 크게 의존하는 또 다른 분야입니다.
석탄-에서-메탄올로, 석탄{2}}에서-올레핀으로, 합성 암모니아 또는 정제 수소화 공정에서 산소와 질소는 핵심 반응 흐름에서 직접적인 역할을 하는 경우가 많습니다. 이러한 프로젝트는 일반적으로 다음과 같은 특징을 공유합니다.
- 가스 공급을 중단할 수 없습니다.
- 높은 가스 압력 요구 사항
- 연중 연속 생산을 통한 긴 운영 주기-
- 순도 변동에 대한 높은 감도
특히 대규모-가스화기는 산소 흐름과 순도 안정성에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 단기적인- 변동도 전체 생산 라인의 열 균형에 영향을 미칠 수 있습니다.
극저온 ASU는 저온-증류를 사용하기 때문에 제품 순도가 더 안정적입니다. 또한 액체 산소의 내부 압축을 통해 직접 고압 산소를 전달하여 하류 압축 에너지를 줄일 수 있습니다. 따라서 대규모 석탄화학 프로젝트에서 확실한 이점을 제공합니다.
비철금속 제련 프로젝트-
구리, 납, 아연, 니켈과 같은-비철 금속 제련-도 극저온 ASU의 중요한 응용 분야입니다.
산소가 풍부한-제련 공정에서 안정적인 고순도-산소는 연소 효율을 크게 향상시키고 제련 주기를 단축하며 특정 에너지 소비를 줄입니다.
대형 제련소의 경우 산소 공급 시스템은 높은 유속을 제공할 뿐만 아니라 다음을 제공해야 합니다.
- 장기적으로-안정적인 운영
- 부하 변동 처리 능력
- 여러 공정 단계에 동시 가스 공급
극저온 ASU는 지속적으로 높은{0}}부하 조건에서 더 안정적으로 작동합니다. 또한 장비 유지 관리 중 보호, 퍼지 및 안전 격리를 위해 관련 질소 시스템을 사용할 수 있습니다. 연중 중단 없는 생산이 필요한 제련 회사의 경우{3}}극저온 시스템의 전체 운영 가치는 일반적으로 단주기 가스 생성 장비의 가치보다 훨씬 높습니다.-
신에너지 소재 및 광전지(PV) 제조 프로젝트
에너지 신산업의 급속한 성장과 함께 리튬 배터리 소재, 광전지 실리콘 소재, 반도체 제조 등 분야에서 고순도 산업용 가스에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다.{0}}
이들 산업의 현장당 산소 소비량은 철강 산업만큼 크지는 않지만 가스 품질에 대한 요구 사항은 더욱 엄격합니다.
- 일반적으로 99.999%의 질소 순도가 필요합니다.
- 가스 공급 변동이 매우 적음
- 기름, 물 또는 미립자 오염 없음
- 시스템은 연중무휴 안정적인 작동을 지원해야 합니다.
극저온 ASU는 고순도 질소 공급 측면에서 자연적인 이점을 갖고 있어 대규모 PV 베이스, 반도체 단지, 신소재 산업 단지의 중앙 집중식 가스 공급 모델에 특히 적합합니다. 여러 분산형 질소 발생기와 비교하여 중앙 집중식 극저온 가스 공급은 더 나은 순도 제어, 운영 일관성 및 향후 확장성을 제공합니다.
대규모 화학 산업 단지의 중앙 집중식 가스 공급 프로젝트
최근 몇 년 동안 더 많은 산업 단지가 중앙 집중식 가스 공급 모델을 채택했습니다.
이 모델에서는 하나의 대형 가스 허브가 여러 공장에 서비스를 제공하여 산소, 질소, 아르곤은 물론 액체 제품까지 공급해야 합니다. 이러한 프로젝트는 일반적으로 다음과 같은 몇 가지 과제에 직면합니다.
- 다양한 사용자 요구 사항
- 피크 가스 수요의 넓은 변동
- 다양한 가스 유형 필요
- 향후 확장에 대한 명확한 필요성
극저온 ASU의 다중 구성 요소 분리 기능은 공원-수준의 중앙 집중식 가스 공급에 매우 적합합니다. 액체 저장소, 백업 시스템 및 지능형 제어를 적절하게 구성하면 여러 사용자에게 장기적이고 안정적인 가스 공급을 지원할 수 있습니다.- ROI 관점에서 볼 때, 가스 수요가 증가함에 따라 극저온 ASU의 단위 가스 생산 비용은 더욱 경쟁력을 갖는 경향이 있습니다.
프로젝트가 극저온 ASU에 적합한지 확인하는 방법
엔지니어링 실무 관점에서 프로젝트에 다음과 같은 세 가지 특성이 있는 경우 일반적으로 극저온 ASU를 우선시할 가치가 있습니다.
- 대규모 가스 수요량 – 산소 또는 질소 요구량이 중간{0}}~-규모에 도달하면 극저온 시스템의 규모의 경제가 분명해집니다.
- 지속적인 운영 필요 – 연중무휴로 운영되는 공장은-극저온 공정의 장기적으로 안정적인 운영에 더 적합합니다.-
- 순도와 안정성에 대한 높은 요구 – 특히 고순도 산소, 고순도-질소 또는 동시 아르곤 생산이 필요한 프로젝트의 경우 극저온 기술이 확실한 이점을 제공합니다.
극저온 공기 분리 장치는 모든 산업 프로젝트에 적합하지 않습니다. 그러나 제강, 석탄 화학, 비철 제련, 신에너지 재료 및 대규모 산업 단지 가스 허브와 같은-고부하 연속 생산 시나리오의 경우 장기 운영 전략을 위한 더 논리적인 선택인 경우가 많습니다-.
장비 투자부터 수명 주기 운영 비용, 가스 순도부터 향후 확장 기능까지, 대규모 산업 프로젝트에 진정으로 적합한 가스 공급 시스템은 '가스를 생산할 수 있는지 여부'만으로 평가되지 않고 '10년 또는 심지어 20년 동안 안정적으로 가스를 공급할 수 있는지 여부'로 판단됩니다.
