2025年6月，由北京北大先锋科技股份有限公司（以下简称“北大先锋”）承接的珠海粤裕丰钢铁有限公司（以下简称“珠海粤钢”）30000Nm³/h VPSA制氧装置能效提升改造项目圆满收官。该项目通过系统性技术优化，成功解决原装置性能持续下降的问题，改造后机组性能全面超越设计指标，纯氧电耗显著降低，为用户带来显著经济效益。项目投产后，珠海粤钢特向北大先锋表示感谢，对技术实力与服务质量给予高度评价。
一、项目背景：运行难题催生改造需求
珠海粤钢2018年投建的4套7500Nm³/h（80%纯度）VPSA制氧装置，运行不足5年开始出现吸附塔气囊频繁损坏、氧气产量下降超30%、电耗上升20%-30%等一系列问题，且故障原因一直未能查明。
2025年1月，珠海粤钢经多方考察后选择与北大先锋合作，率先启动3号、4号机组改造。项目执行中，北大先锋技术专家深入现场调研，为用户定制分阶段改造方案，在2个月内即完成项目改造，两套装置一次性开车成功，性能指标不仅远超用户要求，更突破装置的原设计水平。
图1：北大先锋技术团队在项目现场开展培训指导
因两套机组改造收效显著，2025年4月，双方进一步签订1号、2号机组改造合同。为加快推进整改建设，北大先锋技术团队驻场调试设备，通过实时数据监控确保性能达标，最终于2025年6月实现VPSA制氧站全系统升级，为高炉富氧提供稳定的氧气供应，满足用户生产需要。
图2：珠海粤钢厂区
二、技术攻坚：精准剖析终得系统性解决方案
北大先锋技术团队通过深度分析原制氧装置运行数据与工艺设计，发现核心问题源于多方面的技术缺陷，各影响因素叠加，从而导致产氧指标不断下降，能耗上升，成本增加。
首先，吸附塔结构需要整改，原制氧装置的径向吸附塔密封装置存在设计缺陷，通过整改后解决了吸附塔内分子筛的泄漏问题。变压吸附制氧装置首要确保吸附剂长效稳定，这是装置实现超10年服务寿命的工艺基础。
其次，吸附剂性能指标影响装置整体表现，旧装置中的吸附剂出现不同程度的粉化，磨耗率较高。项目改造方案采用高效锂基吸附剂PU-8，氮氧分离系数和强度均显著高于普通吸附剂，结合独特的气流分布技术，可延长吸附剂使用寿命，减少床层阻力，从而提升单位时间内的产氧量，制氧装置改造后实际产量提升超10%，电耗降幅比预期超20%达成。
再次，关键配套设备影响装置运行的可靠性，旧装置的阀门出现选型错误、材质缺陷、部件磨损变形等问题。依据变压吸附制氧工况，阀门平均每30秒高频切换1次，须在提升耐用性方面狠下功夫，配套升级。项目整改中，北大先锋将问题阀门全面改造和更换，配备了适应变压吸附工况的专用阀门。
最后，智能控制系统设计不合理影响性能调优。开发精简高效、功能完善且适用性强的PLC控制程序，是确保VPSA制氧装置实现安全稳定、长期可靠运行的重要技术保障。北大先锋依据装置参数开发优化程控逻辑，可快速实现装置自适应调节与能效最优化，确保制氧装置始终处于低能耗的稳定运行水平。
三、项目启示：技术实力铸就核心竞争力
珠海粤钢4套制氧机组的成功投产，不仅解决了高炉用氧问题，更成为北大先锋在钢铁行业打造的又一标杆项目。作为变压吸附制氧技术的领军企业，北大先锋深知工艺细节对装置性能的决定性作用：吸附塔结构的优化设计、分子筛填装的精准控制、阀门选型的工况适配性——这些关键技术细节直接影响装置的能效与使用寿命。
依托北京大学的科研优势，公司持续深化基础研究，充分发挥“设计-制造-运维”全链条技术整合能力，并与钢铁、化工行业龙头企业合作开展绿色气体技术攻关，致力于将每个工程项目都打造为行业典范，推动变压吸附行业高质量发展。
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