中科富海绿色气体与应用技术解决方案- 大数跨境

中科富海

2023-10-27

一、大宗工业气体工程应用

工业气体是工业制造、冶金、化工、医药、食品等领域的“血液”，在国内年产值达2000亿元。在大宗工业气体（氧气、氮气、氩气、氢气、二氧化碳等）现场供气项目中，中科富海将大型低温装备技术创新性应用到工业气体工艺工程和装备制造中，以降低能耗、节约成本及提高提取率。

中科富海拥有独立自主知识产权的超大型全提取空分装置工艺包，以核心低温技术为基础，为绿色气体和清洁能源领域提供综合的解决方案。

1、空分装置：

可根据客户需求定制各规模等级空气分离设备、液体空分设备、制氮设备。

根据不同的用户要求配置最优化的工艺流程方案，其中包括全低压分子筛吸附、中（低）压增压透平膨胀机制冷、产品氧内（外）压缩、氮内（外)压缩、空气（氩气）增压循环、液体膨胀制冷、规整填料精馏、无氧制氩、稀有气体全提取、成套空分自动变负荷及优化控制等工艺流程方案。

空分装置制造图

空分装置工艺流程图

2、大宗工业气体解决方案

设计能力

空分工艺研发能力
全仿真三维建模能力
自动变负荷ALC及先进控制APC设计能力
完善的风险控制管理体系
具备大型空分流程设计、稀有精制装置工程设计能力

设备成套能力

各类型空分装置单元设备成套能力
稀有精制装置整体撬装设备制造
核心低温装备制造
主要动静设备成套能力

专业团队

由国际化专业管理与核心技术团队设立的专业化气体公司
团队具有管理运作百套空分BOO（建设/拥有/经营）的营运业绩，为国内的气体行业发展做出过重大贡献。

工程能力

空分项目总包管理能力
空分交钥匙工程（联合体）

运营能力

专业的空分运营管理团队
远程控制中心24小时实时监控
遍布全国的空分液体销售网络

专业能力

专门从事工业气体装置的投资、流程设计、设备设计、设备采购和监造及集成、项目建设、调试、生产运行和维修维护
提供氧气、氮气、氩气、氢气、稀有气体、合成气、二氧化碳和洁净空气等工业气体和专业化服务

运营管理

百余套空分运营经验，为用户提供安全、稳定、长周期、满负荷、优质的供气和服务
为用户节约运行成本、提升经济和社会效益

工厂价值

智慧化数字工厂
设备运行可靠性≥99.8%+液体应急供应0.2%=可靠性100%

3、大型空分供气解决方案：

BOO自建模式：

中科富海负责：投资+设计+建设+开车调试+运营管理+维护维修+应急供应
用户负责：土地+公用工程水、电、蒸汽
长期合同：每月按合同结算

合资联合模式：

中科富海负责：投资+收购气体资产+运营管理+维护维修+应急供应
对用户已经投运的空分做安全可靠性改进及优化运行效率
长期合同：每月按合同结算

4、空分产品应用解决方案：

气体销售业务覆盖化工、石油与天然气、冶金、电子、金属、玻璃、食品与药品、航空航天等行业。气体产品包括工业气体、稀有气体、电子特气等。供气模式包括钢瓶运输、液态大宗气体、现场制气以及管道输送等。

氧气：

大型工业：冶金、熔炼、钢铁、化工及其他行业客户均大量使用工业级氧气以改良工业过程。
环保：废水处理、废气处理。
医疗保健：供给呼吸，用于缺氧、低氧或无氧环境，例如潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等。

氮气：

电子工业应用：芯片、集成电路制造过程用高纯氮作化学反应气的携带气、惰性保护气和封装气等。
食品工业应用：氮气在食品工业中主要是用做保护气，延长保质期。液氮用作海鲜类肉类的快速冷冻，达到保鲜效果。
科学实验：液氮可用作各种冷阱，冷泵及低温超导的冷源。
医疗：利用液氮给手术刀降温，就称为“冷刀”。医生用“冷刀”做手术，可以减少出血或不出血，手术后病人能更快康复。

氩气：

铝业：用来替代空气或氮气，在铝的制造过程中产生惰性气氛。
炼钢：用于置换气体或蒸气并防止工艺流程中的氧化。
金属加工：氩在焊接中用作惰性保护气，氩弧焊。
电子：为超纯半导体中使用的锗和硅晶体提供保护气氛和热传导。
照明：用于白炽灯和荧光灯泡的充气；在氖灯中制造蓝光。

二、VPSA制氧技术与应用

VPSA（VacuumPressureSwingAdsorption）制氧设备采用先进的吸附式气体分离技术，它将空气中的氮气和水分与氧气组分分离，高效地产出80%~94%的富氧。VPSA制氧设备在钢铁、玻纤及特殊材料、造纸、污水处理，水泥、陶瓷及玻璃等传统窑炉助燃行业，有色冶炼、固废回收等领域发挥着重要作用。

一、VPSA制氧设备

VPSA制氧技术简要工艺流程如下：鼓风机输送低压的原料空气经过净化除去粉尘后，进入VPSA系统分子筛吸附塔，进行分离。吸附塔为两塔或者三塔体系，通过特定分子筛吸附氮气组分、二氧化碳和水蒸气，氧气被聚集在缓冲容器中。空气中其他成分氮气、二氧化碳、水蒸气等被吸附达到设定控制值后，通过降压解吸，真空泵抽真空达到一定的真空度，使吸附塔内的吸附剂杂质彻底脱附再生。在自动控制系统PLC或者DCS的控制下，程序自动控制阀门循环切换完成连续制氧。VPSA制氧工艺流程为纯物理变化过程，没有化学品合成分解等生产工艺。VPSA制氧工艺具备氧气成本低、设备运行费用低、自动化程度高、占地小、启停方便等特点。

相对于传统工艺技术，通过长期的研发和调试，中科富海开发出适用于高速离心风机的VPSA工艺流程，将高速直连离心鼓风机的技术应用到VPSA制氧设备上，减少设备磨损，有效延长设备寿命。中科富海VPSA制氧设备是节能环保型产品，相对于传统技术，鼓风机、真空泵可节能8-12%，噪音低，且实现智能控制，降低整体设备制氧成本。在中科富海为日佳铜业建造的VPSA制氧设备现场，当装置满负荷时，生产装置区域可以语言交流或电话交流，几乎不受噪音干扰。

VPSA制氧设备系列产品

制氧能力范围200Nm³/h至6500Nm³/h，氧气纯度80%-94%；
形成不同流量、压力、纯度的系列产品。

二、VPSA制氧装置特点

1、稳定可靠、保障安全。中科富海始终将其作为工厂建造与运维管理的首要准则。氧气属于危险化学品中的助燃物，中科富海严格按《GB50030制氧站设计规范》，设计建造制氧站，现场设置氧浓度分析仪，实施监控氧气泄露情况。

2、高可靠性。中科富海基于RCM（可靠性为中心的维护）策略，结合项目建设、运行经验，从设备安装至运行生产进行全过程管理，利用FMEA（失效模式与影响分析）、历史故障数据分析等开展设备的预防、预测性维护工作。

3、高度自动化控制和远程监控。中科富海VPSA装置通过PLC与组态系统可实现装置的自动运行，正常情况下装置开启后无需人员主动介入，可靠性足以支持运行现场实现无人化值守。利用远程监控软件，实现装置远程监控和操作，保证设备的可靠性。专业工程师可通过移动端实现对现场操作系统界面的监控与故障诊断。

4、液体备用系统供应。对于需要24小时不间断用氧的客户，中科富海通常为其配置液氧备用系统。液氧备用系统包括液氧储罐、气化器与自力式调节阀等，放置在满足安全规范所要求距离的位置。调节阀后接入主供气管道，一旦主系统故障或意外停机，自力式调节阀检测到阀后压力低于设定值，则会自行开启，代替主系统供气，保障氧气100%在线。

5、成熟的设计。中科富海拥有专业的产品技术研发团队，硕士、博士比例近50%。中科富海VPSA工艺采用的是LiSX型分子筛（锂基分子筛），配置真空泵作为解析使用。通过分子筛详细性能数据计算可准确得出鼓风机与真空泵的工况流量数据，遵循基本的设计规范与原则得出管道与阀门的规格。

6、供应成本低。中科富海部分制氧站采用气体投资模式，由中科富海负责运行管理，运行成本包括人员成本、公用工程水电气成本与维护保养成本。现场运行人员一般不超过2人，夜间现场无人化值守，必要时运行人员远程介入。

7、能耗低效率高。能耗取决于分子筛性能、动力设备效率、管道布局与吸附罐内部结构。中科富海采用低硅铝比的锂基分子筛，氮氧分离特性好，性能持续10年保持不变。工艺阀门采用API标准的阀门，阀门动作精准，响应快速，满足工艺需要的双吸附罐切换速度。布管设计按照弯头少、线路短的原则设计，气流流动损失少，结构紧凑。吸附罐是由中科富海自主设计的径向吸附塔，内部填装分子筛，气流分布合理，床层压降小。

8、负荷范围调整幅度宽。中科富海VPSA装置负荷调节范围宽，通过程序设定或变频装置，装置可以实现50%~100%负荷调节。中科富海通过供氧管道上的压力传感器，监测客户用气量的增减情况，据此调整工艺阀门的阶梯式地切换时间，从而调整产氧量。同时采用高速磁悬浮离心风机的VPSA装置，调节范围更宽，可以实现20%~100%负荷调节。与国内常规VPSA装置的50%~100%负荷调节幅度相比，具有明显优势。

9、高水平的项目执行能力。中科富海VPSA团队具备丰富的制氧站设计、建造与运维经验。项目一旦启动，从最开始的工艺设计到最终建成投产，团队工程师深度参与各个环节，包括可能由客户负责的土建设计施工，团队工程师也从始至终介入。通常限制最大的是制氧站的用地面积规划，中科富海团队能够根据客户要求和用氧条件进行针对性的设计，提供专业化的方案。

10、模块化设计、布置紧凑。VPSA装置由风机模块、吸附罐模块、压氧模块、排气消音模块等组成。中科富海采用撬装设计，将模块集中到撬块上，进一步压缩体积。

11、现场安装时间少。中科富海拥有专业的工程项目组，团队人员包括工艺设计、设备、电控、仪控、安全、质量、采购等。在工程设计阶段，采用三维设计，将所有的安装过程统筹优化，对小规模装置成型管道、换热器、风机等进行撬装组合，压缩机全部撬装出厂。较大规模的装置进行管道预制，现场组装的方式。一些非压力管道、常压管道采用柔性连接，大大降低施工时间、且减少现场安装施工工作量。

12、低噪音设计。不同频率的声波在特定结构的腔体内，通过突变的流通截面，反射并相互干涉，强度减弱。基于这一基础原理，多次模拟与实验不同腔体结构，获得充分的数据。中科富海设计的多腔体混凝土放空消音塔，能有效遏止排气低频噪声向远处传播。

三、工程应用

1、江西日佳铜业VPSA制氧设备

中科富海采用有色冶炼侧吹富氧燃烧技术，为客户江西日佳铜业改造燃烧系统，并投资建设VPSA制氧装置向江西日佳铜业供应富氧。首期工程VPSA制氧装置为1套1100Nm³/h，氧气纯度为93%, 2021年9月成功投产；二期工程VPSA制氧装置1100Nm³/h,氧气纯度为93%, 2022年5月22日调试成功,有效满足了日佳铜业的氧气供应需求，并为客户节省了大量的燃料费用。

日佳铜业VPSA制氧装置

2、河南安阳钢铁VPSA制氧项目

中科富海向安阳钢铁提供15000Nm³/h VPSA制氧设备（2*7500Nm³/h，80%氧气纯度），项目采取EPC模式，由中科富海负责VPSA制氧设备的设计、制造、安装、调试和交付。该项目于2022年4月成功投产，装置平稳运行，能够提升安阳钢铁氧气供应的冗余度，节约制氧成本，满足提高钢铁产能所需的氧气供应。

河南安阳钢铁VPSA制氧项目

3、华赣瑞林VPSA制氧项目

中科富海向华赣瑞林供应工业气体，提供一套FHOX-6000/90型VPSA制氧设备，可实现生产6000Nm³/h，90%纯度氧气供应，并且配备相应液氧后备系统。该项目于2022年4月成功投产，装置平稳运行，有助于有色金属再生资源行业的快速发展，引领行业实现清洁生产、绿色发展。

华赣瑞林VPSA制氧项目

4、台中市VPSA制氧项目

中科富海为台中市的客户提供现场供气服务。按客户的要求，在一个宽度4.5米宽的狭长空间设置一套低噪音的VPSA装置，产量1500Nm³/h。中科富海充分发挥自身技术优势，为客户设计建造一套以直连高速离心设备为动力的VPSA装置。该装置采用常规两塔工艺，动力设备分列吸附塔两侧，同时集成了仪表气设备与排气消音器，整体体占地面积200m²。中科富海综合考虑客户的最少土建投入需求与现场施工环境，为客户量身定制VPSA装置方案，获得客户认可。

台中项目VPSA制氧项目立体图

台中项目VPSA制氧项目平面图

三

、现场制氮

中科富海氮气供应——多元化产品及供气模式：

1.安全方便快捷的方式满足少量用气量的需求：

瓶装或集装格

2.安全可靠高效的方式满足中等用气量的需求：

现场贮罐，用槽车供液态气

移动杜瓦，用卡车运输

小型PSA制氮机，真空冷箱

3.满足大用气量的需求：

空分装置、制氮装置

变压吸附装置、膜分离装置

氢气和合成气设备

4.满足超大用气量的需求：

管道直接供气

向所有的大型工业基地、气体需求量大的用户供气

中科富海现场制氮设备

1.PSA制氮代替液氮客户，目前液氮成本高，适用于物流依赖性敏感场景。

2.中科富海的现场制氮设备租赁模式向客户提供了设备设计、采购，成套，安装，维护，维修和更换的一条龙服务。客户不需要前期资本投入，也不需要操心日常维修和维护工作。

3.使用中科富海的PSA制氮设备后，客户减少了液氮的消耗，降低了使用成本。

4.使用PSA后，液氮仅为备份，客户对物流的依赖性大大降低，供气稳定性增强。

PSA 制氮机系列

小型制氮机系列：

1、M-NG-01 100Nm³/h

2、M-NG-02 300Nm³/h

3、M-NG-03 500Nm³/h

4、M-NG-04 800Nm³/h

全橇装结构，全自动控制+远程监控/可实现无人值守，实现自动负荷调节。

中小型标准化氮气现场供应系统——真空冷箱

小型制氮机系列——真空冷箱：

1、FH-NG-06V 600Nm³/h

2、FH-NG-10V 800Nm³/h

3、FH-NG-10V 1000Nm³/h

4、FH-NG-15V 1500Nm³/h

5、FH-NG-20V 2000Nm³/h

全橇装结构，全自动控制+远程监控/可实现无人值守，实现自动负荷调节。

中大型标准化氮气现场供应系统

中大型制氮机系列：

1、FH-NG-30 3000Nm³/h

2、FH-NG-50 5000Nm³/h

3、FH-NG-80 80000Nm³/h

4、FH-NG-120 12000Nm³/h

5、FH-NG-160 16000Nm³/h

6、FH-NG-200 20000Nm³/h

全橇装结构，全自动控制+远程监控/可实现无人值守，实现自动负荷调节。

中科富海现场制氮特点

中科富海为客户投资现场制氮设备，租赁给客户；

中科富海完成设备安装、调试，提供设备的后期保养、维护、维修服务，并对气体的纯度、压力、流量等指标负责；

客户仅需支付每个月设备租金。

中科富海现场制气能力和优势

中科富海现场制氮运行管理-远程监控

•安全系统----装置的安全状态

•故障/故障率----装置的故障显示

•用户需求变化----用户的需求变化动态反应

•能源消耗----监测装置的能源消耗

•装置效率----动态监测装置效率，提出诊断意见

•氧/氮/氩回收率差异----各个工厂回收率的差异比较，找出短板的原因

•开机时间----开机时间短

•停机成本----停机成本低

•操作员培训----标准化操作培训

四、酷德宝产品

酷德宝产品介绍

酷德宝是中科富海为客户提供的一种定制化供气服务方案。服务内容集设计、安装、使用以及维护于一体，根据不同的用气量需求，为客户提供各种规格的储罐,利用专用低温槽车对用气现场的小型储罐进行充装供气。区别于传统的杜瓦瓶以及高压钢瓶供气形式，酷德宝具有明显优势。整套设备中带有远程液位监控系统以及安全保护装置，为客户的高效用气保驾护航。

产品使用更简单、更快捷、更安全
产品品质更稳定，成本更节省，效率更高
连续供气、省时省力、操作安全有保障
业务合作模式多样，与客户实现共赢

酷德宝供应模式

酷德宝应用

中科富海从2022年开始酷德宝生产及投放，目前在华南区已投放近300台酷德宝，在水产养殖、玻璃燃烧、金属切割、焊接、热处理、粉末冶金等行业已经建立了标杆性客户，为客户生产保障、产品增值、降本增效取得了预期效果。2022年下半年开始在华东区，华北区酷德宝业务布局，并在当地区域取得了不错的成绩，建立了各行业示范性客户。中科富海绿色气体事业部计划2030年完成20000台酷德宝投放，为实现双碳目标做出贡献，同时助力各行业降本增效、绿色发展。

五、综合气体岛

1、什么是综合气体岛

气体被公认为工业的“血液”，把工业气体作为大型企业、园区公用工程的配套，采取一体化集中供应，以实现专业、安全、环保和高效的供气，并提升园区的整体竞争力。这种把部分工业气体直接配套成公用工程的项目，就是气体岛项目的雏形。

随着工业的技术进步与产业不断升级，现代化的综合气体岛根据服务群体的规模可以分为企业级、园区级和地区级。中科富海的综合气体岛项目，不仅仅考虑成为不同规模服务群体的公用工程的气体公用工程的配套，同时还会把所在地区的能源禀赋、产业结构与定位、未来发展规划等多方面因素纳入考量范围，为所在企业、园区及地区提供定制化的综合供气解决方案，产品清单包括但不限于工业气体、稀有气体、电子特气、氢能等产品，助力所在地区的能源结构转型及经济发展。

2、中科富海综合气体岛业务简述

综合气体岛项目能全面展示一家公司的综合实力，从各类技术工艺包的选择到核心低温设备的制造、工厂的建设及安装调试、再到整体的验收交付，中科富海的综合气体岛项目采用自有技术及自制设备。在后期的项目运营上，由中科富海经验丰富的运营团队来负责日常运营与维护，保证工厂的安全运行及提供高品质的气体产品。同时利用中科富海在国内强大的销售与配送网络，把所需的各类气体产品安全、及时地交付给相应的客户。

建设与运行一个多品类气体产品线的综合气体岛项目，考验着公司对所在区位经济结构的深刻理解的超前布局、产品的选品能力、公司的技术及运营能力、发达的销售网络、高效的公司内部协调与支持机制、公司的资金实力等。可参考我司在中山三角镇的综合气体岛项目：

而对于综合气体岛服务的群体，无论是企业、园区、地区或城市集群，显然也是多赢的局面：

3、中科富海综合气体岛链计划

基于对中国经济发展的乐观预期、我国能源结构调整及实现双碳目标的决心，综合气体岛是我司未来战略发展的重点，也是未来整体业务发展的重要支撑点。在国内的不同地区多点布“岛”，利用中科富海自主知识产权的核心低温装备，有步骤、有计划的实现在国内的多品类气体产品的协同布局，形成气体岛链。“滴水富聚成海”，逐步增强我司在低温装备、气体、氢能全产业链的综合实力，践行中科富海从低温到绿色的企业理念。