氬氣：工業(yè)中的“隱形英雄”

隨著工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，氬氣的使用量與日俱增，如何更..地利用氬氣，降低生產(chǎn)成本，成為了行業(yè)亟待解決的重要問(wèn)題，這也促使我們將目光聚焦到氬氣回收這一關(guān)鍵領(lǐng)域，探尋其背后蘊(yùn)含的巨大降本增效潛力。

成本之痛：氬氣使用現(xiàn)狀剖析

在工業(yè)生產(chǎn)中，氬氣的使用成本猶如一座沉重的大山，壓在眾多企業(yè)的肩頭，成為制約企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

氬氣的采購(gòu)成本本身就相對(duì)高昂。其生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜，主要通過(guò)空氣分離的方法制取，這涉及到低溫精餾等一系列高成本的技術(shù)和設(shè)備投入，使得氬氣從源頭就具備了較高的價(jià)格基礎(chǔ)。而且，氬氣的價(jià)格并非一成不變，它受到原材料價(jià)格波動(dòng)、市場(chǎng)供需關(guān)系、能源成本以及..形勢(shì)等多種因素的綜合影響，呈現(xiàn)出較大的波動(dòng)性。以某地區(qū)為例，在過(guò)去的一段時(shí)間里，由于原材料成本的上升以及市場(chǎng)需求的激增，氬氣的采購(gòu)價(jià)格在短短幾個(gè)月內(nèi)就上漲了 20%，這無(wú)疑給企業(yè)的生產(chǎn)成本控制帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

運(yùn)輸成本也是氬氣使用成本中的重要組成部分。氬氣通常以液態(tài)或氣態(tài)的形式儲(chǔ)存和運(yùn)輸，無(wú)論是通過(guò)專業(yè)的槽罐車運(yùn)輸液態(tài)氬氣，還是使用高壓鋼瓶運(yùn)輸氣態(tài)氬氣，都需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。運(yùn)輸過(guò)程中的安全保障措施、運(yùn)輸設(shè)備的維護(hù)和更新、運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近以及運(yùn)輸過(guò)程中的損耗等因素，都進(jìn)一步推高了氬氣的運(yùn)輸成本。特別是對(duì)于一些地理位置偏遠(yuǎn)、交通不便的企業(yè)來(lái)說(shuō)，其運(yùn)輸成本更是居高不下，有的企業(yè)甚至需要為每噸氬氣支付數(shù)千元的運(yùn)輸費(fèi)用，這使得企業(yè)在采購(gòu)氬氣時(shí)的總成本大幅增加。

在金屬增材制造領(lǐng)域，氬氣的高成本問(wèn)題表現(xiàn)得尤為突出。以金屬 3D 打印為例，在整個(gè)打印過(guò)程中，從金屬粉末的制備，到打印過(guò)程中對(duì)熔融金屬的保護(hù)，再到打印后的熱處理階段，都離不開(kāi)氬氣的參與。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一些金屬 3D 打印項(xiàng)目中，氬氣的成本可能占到總成本的相當(dāng)大比例，甚至在某些對(duì)氬氣純度和使用量要求極高的工藝中，氬氣成本占比可高達(dá)30%。這對(duì)于金屬增材制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)巨大的成本負(fù)擔(dān)。高昂的氬氣成本使得企業(yè)的產(chǎn)品價(jià)格缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，限制了企業(yè)的市場(chǎng)拓展和業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。一些小型金屬增材制造企業(yè)，由于無(wú)法承受如此高昂的成本，甚至不得不放棄一些潛在的訂單，導(dǎo)致企業(yè)的發(fā)展陷入困境。

光伏行業(yè)同樣深受氬氣高成本的困擾。在光伏拉晶過(guò)程中，氬氣作為保護(hù)氣體，包圍在單晶硅和多晶硅的液面周圍，起到防止硅材料被氧化、減少熱能散失以及帶走硅液中揮發(fā)物等重要作用，從而..單晶硅的正常生長(zhǎng)和產(chǎn)品質(zhì)量。然而，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)氬氣的需求量與日俱增，氬氣價(jià)格也隨之攀升。以某大型光伏企業(yè)為例，其每年的氬氣采購(gòu)費(fèi)用高達(dá)數(shù)千萬(wàn)元，且隨著市場(chǎng)價(jià)格的波動(dòng)，這一費(fèi)用還在不斷增加。高成本不僅壓縮了企業(yè)的利潤(rùn)空間，也對(duì)整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的成本控制和可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在當(dāng)前光伏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情況下，降低氬氣成本成為了光伏企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)降本增效的關(guān)鍵所在。

破局之道：氬氣回收技術(shù)解讀

面對(duì)氬氣使用成本居高不下的困境，氬氣回收技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為企業(yè)帶來(lái)了新的希望，成為破局的關(guān)鍵之道。深入了解氬氣回收技術(shù)，掌握其原理與設(shè)備特點(diǎn)，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效的重要前提。

（一）回收技術(shù)原理大揭秘

 常見(jiàn)的氬氣回收技術(shù)中，低溫精餾法是較為經(jīng)典且應(yīng)用廣泛的一種。它的原理基于不同氣體沸點(diǎn)的差異。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，排放的廢氣通常是多種氣體的混合物，其中包含氬氣以及氮?dú)狻⒀鯕獾绕渌s質(zhì)氣體。當(dāng)這些混合氣體被引入低溫精餾設(shè)備后，首先會(huì)經(jīng)歷一系列的冷卻和壓縮過(guò)程，使其逐漸液化。由于氬氣的沸點(diǎn)約為 -185.7℃，與氮?dú)猓ǚ悬c(diǎn)約為 -195.8℃）和氧氣（沸點(diǎn)約為 -183℃）的沸點(diǎn)存在一定差異 ，在精餾塔內(nèi)，通過(guò)..控制溫度和壓力，利用不同氣體沸點(diǎn)的不同，讓混合氣體在塔內(nèi)進(jìn)行多次蒸發(fā)和冷凝。沸點(diǎn)較低的氮?dú)馐紫葧?huì)從液態(tài)混合物中蒸發(fā)出來(lái)，上升至精餾塔的頂部；而沸點(diǎn)相對(duì)較高的氧氣則會(huì)在塔底富集；氬氣則在精餾塔的特定部位被分離和收集，從而實(shí)現(xiàn)與其他雜質(zhì)氣體的有效分離，獲得高純度的氬氣。就如同在一個(gè)分層篩選的大工廠里，利用不同物質(zhì)的 “個(gè)性”（沸點(diǎn)差異），將氬氣從眾多氣體中..地篩選出來(lái)，實(shí)現(xiàn)氬氣的回收再利用。

吸附法也是氬氣回收的重要技術(shù)之一。它主要借助吸附劑特殊的吸附特性來(lái)實(shí)現(xiàn)氬氣的分離。吸附劑通常具有巨大的比表面積和豐富的微孔結(jié)構(gòu)，這些微孔能夠?qū)Σ煌瑲怏w分子產(chǎn)生不同程度的吸附作用。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)含有氬氣的混合氣體通過(guò)裝有吸附劑的吸附塔時(shí)，吸附劑會(huì)優(yōu)先吸附混合氣體中的雜質(zhì)氣體，如水分、二氧化碳、氮?dú)獾?，而氬氣則相對(duì)較少被吸附，從而能夠順利通過(guò)吸附塔，實(shí)現(xiàn)與雜質(zhì)氣體的初步分離。常見(jiàn)的吸附劑有分子篩、活性炭等，分子篩具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)，其孔徑大小與某些氣體分子的直徑相匹配，能夠根據(jù)分子大小和形狀對(duì)氣體進(jìn)行選擇性吸附；活性炭則具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，對(duì)多種雜質(zhì)氣體都有較強(qiáng)的吸附能力。當(dāng)吸附劑吸附飽和后，通過(guò)改變溫度、壓力等條件，如采用升溫脫附或降壓脫附的方式，使被吸附的雜質(zhì)氣體從吸附劑表面解吸出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生，以便循環(huán)使用。整個(gè)過(guò)程就像是吸附劑在“貪婪地” 吞噬雜質(zhì)氣體，留下純凈的氬氣，并且還能通過(guò)特殊的 “喚醒” 方式（改變條件），將吞噬的雜質(zhì)氣體吐出，恢復(fù)吸附能力，繼續(xù)為氬氣回收工作貢獻(xiàn)力量。[配圖 1 張：吸附法氬氣回收原理示意圖，展示混合氣體進(jìn)入吸附塔，雜質(zhì)被吸附，氬氣流出，以及吸附劑再生的流程]

（二）回收設(shè)備全解析

在市場(chǎng)上，智能撬裝式氬氣回收裝備是一種主流的氬氣回收設(shè)備，以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和卓越的性能受到眾多企業(yè)的青睞。這種設(shè)備主要由三大部分組成：爐口撬架、回收撬架和外置設(shè)備。

爐口撬架作為整個(gè)裝備的前端部分，承擔(dān)著至關(guān)重要的前期處理任務(wù)。在金屬 3D 打印等生產(chǎn)場(chǎng)景中，從爐口排出的氣體溫度較高，且含有大量的粉塵等雜質(zhì)。爐口撬架首先要解決的就是降溫問(wèn)題，它配備了..的冷卻裝置，通過(guò)熱交換的方式，快速降低氣體的溫度，避免高溫對(duì)后續(xù)設(shè)備造成損害。同時(shí)，它還具備強(qiáng)大的除塵功能，采用..的過(guò)濾技術(shù)，如多層濾網(wǎng)過(guò)濾、旋風(fēng)除塵等，能夠?qū)怏w中的粉塵等固體雜質(zhì)有效去除，為后續(xù)的回收工作提供清潔的氣源。此外，爐口撬架還負(fù)責(zé)將處理后的氣體進(jìn)行遠(yuǎn)端輸送，通過(guò)合理設(shè)計(jì)的管道和輸送系統(tǒng)，將氣體穩(wěn)定地輸送至回收撬架。

回收撬架是整個(gè)裝備的核心部分，如同人體的心臟，發(fā)揮著關(guān)鍵的回收和循環(huán)作用。它集成了多種..技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氬氣的..回收和循環(huán)利用。在回收方面，它采用了..的壓縮技術(shù)，通過(guò)螺桿壓縮機(jī)等設(shè)備，將經(jīng)過(guò)前期處理的低壓氬氣進(jìn)行壓縮，提高其壓力，以便后續(xù)的分離和提純。同時(shí)，回收撬架還配備了高精度的過(guò)濾和分離裝置，進(jìn)一步去除氣體中的微小雜質(zhì)和水分，..回收的氬氣純度。在循環(huán)方面，它通過(guò)巧妙的管道設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了氬氣的循環(huán)利用，將回收的氬氣重新輸送回生產(chǎn)設(shè)備中，減少了氬氣的浪費(fèi)。此外，回收撬架還具備補(bǔ)氣和增壓功能，能夠根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的需求，及時(shí)補(bǔ)充氬氣，并調(diào)整氬氣的壓力，..生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定運(yùn)行。

外置設(shè)備作為整個(gè)裝備的末端部分，主要負(fù)責(zé)對(duì)回收的氬氣進(jìn)行..的過(guò)濾、循環(huán)、監(jiān)測(cè)和儲(chǔ)氣等工作。它采用了更精細(xì)的過(guò)濾技術(shù)，對(duì)氬氣進(jìn)行深度凈化，..氬氣的純度達(dá)到生產(chǎn)要求。同時(shí)，外置設(shè)備還配備了..的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氬氣的流量、壓力、純度等參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)，以便操作人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，做出相應(yīng)的調(diào)整。在儲(chǔ)氣方面，外置設(shè)備配備了大容量的儲(chǔ)氣罐，能夠儲(chǔ)存一定量的氬氣，以應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的突發(fā)情況或用氣高峰，..生產(chǎn)的連續(xù)性。

智能撬裝式氬氣回收裝備具有智能化、模塊化等顯著特點(diǎn)。智能化體現(xiàn)在它配備了..的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。操作人員可以通過(guò)電腦或手機(jī)等終端設(shè)備，實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和調(diào)整，大大提高了設(shè)備的運(yùn)行效率和管理便利性。模塊化設(shè)計(jì)則使得設(shè)備的安裝、維護(hù)和升級(jí)更加便捷。各個(gè)模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)化的接口連接，可以根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需求進(jìn)行靈活組合和配置，降低了設(shè)備的安裝和調(diào)試成本，同時(shí)也便于在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，快速更換故障模塊，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

降本增效：看得見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)效益

在工業(yè)生產(chǎn)的成本控制與效率提升的征程中，氬氣回收技術(shù)無(wú)疑是一項(xiàng)具有變革性意義的關(guān)鍵舉措，為企業(yè)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，成為眾多企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有力助推器。

（一）成本降低的多維度體現(xiàn)

氬氣回收在降低企業(yè)成本方面展現(xiàn)出了強(qiáng)大的實(shí)力，從多個(gè)維度為企業(yè)..了成本負(fù)擔(dān)。

采購(gòu)成本的降低是..為直觀的體現(xiàn)。以上海聯(lián)風(fēng)氣體有限公司為光伏企業(yè)提供的氬氣回收服務(wù)為例，在拉晶工序中，單單通過(guò)氬氣回收這一項(xiàng)，就可以幫助客戶降低 13% - 15% 的成本。在未采用氬氣回收技術(shù)之前，大型拉晶廠每天的氬氣使用量高達(dá) 300 - 400 噸 ，而上海聯(lián)風(fēng)憑借..的回收技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn) 90% - 95% 的回收率，這意味著每天工廠新采購(gòu)的氬氣只需原來(lái)的 5% - 10%，從原來(lái)..三四百噸驟減到現(xiàn)在..僅需二三十噸。如此大幅度的采購(gòu)量下降，使得企業(yè)在氬氣采購(gòu)方面的支出大幅減少，直接降低了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。

減少浪費(fèi)也是氬氣回收降低成本的重要方面。在傳統(tǒng)的氬氣使用模式下，大量使用過(guò)的氬氣由于含有雜質(zhì)等原因，往往被直接排放到大氣中，這不僅造成了資源的極大浪費(fèi)，也意味著企業(yè)需要不斷采購(gòu)新的氬氣來(lái)滿足生產(chǎn)需求，進(jìn)一步增加了成本。而氬氣回收系統(tǒng)的出現(xiàn)，改變了這一局面。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢氣進(jìn)行有效的收集、處理和凈化，將其中的氬氣重新分離出來(lái)并循環(huán)利用，大大提高了氬氣的利用率，減少了資源的浪費(fèi)。以陜西迪凱機(jī)電科技有限公司研發(fā)的智能撬裝式氬氣回收裝備為例，該裝備應(yīng)用于金屬增材制造 - 3D 打印行業(yè)，許多企業(yè)在使用后，原本一年高達(dá) 2800 多萬(wàn)元的氬氣消耗金額大幅降低。這是因?yàn)樵撗b備能夠在產(chǎn)線末端對(duì)使用過(guò)的氬氣進(jìn)行回收，完成純化、除油、過(guò)濾等一系列處理，使氬氣純度再次達(dá)到 99.999%，實(shí)現(xiàn)了氬氣的循環(huán)重復(fù)利用。原本被白白排放的氬氣得到了有效回收，企業(yè)無(wú)需再像以前那樣大量采購(gòu)新氬氣，從而在減少浪費(fèi)的同時(shí)，顯著降低了成本。

（二）效率提升的顯著成果

氬氣回收不僅在成本降低方面成效顯著，在提升生產(chǎn)效率方面也發(fā)揮了重要作用。

回收后的氬氣可及時(shí)供應(yīng)生產(chǎn)，減少了生產(chǎn)過(guò)程中的等待時(shí)間，為企業(yè)生產(chǎn)效率的提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在金屬 3D 打印過(guò)程中，氬氣作為保護(hù)氣體，對(duì)打印過(guò)程的順利進(jìn)行至關(guān)重要。如果氬氣供應(yīng)不及時(shí)，打印設(shè)備就需要暫停工作，等待新的氬氣補(bǔ)充，這不僅會(huì)延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，還可能影響打印質(zhì)量。而采用氬氣回收技術(shù)后，回收裝置能夠快速對(duì)使用過(guò)的氬氣進(jìn)行處理和回收，將回收后的氬氣及時(shí)輸送回生產(chǎn)設(shè)備，..了氬氣的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。以某金屬 3D 打印企業(yè)為例，在引入氬氣回收系統(tǒng)之前，由于氬氣采購(gòu)和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的不確定性，平均每個(gè)月會(huì)出現(xiàn) 2次因氬氣供應(yīng)不足導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷，每次中斷平均持續(xù) 10小時(shí)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)進(jìn)度。而在安裝了氬氣回收系統(tǒng)后，企業(yè)實(shí)現(xiàn)了氬氣的內(nèi)部循環(huán)利用，氬氣供應(yīng)的及時(shí)性得到了極大保障，大大提高了企業(yè)的產(chǎn)能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

金屬增材制造：迪凱機(jī)電的創(chuàng)新實(shí)踐

在金屬增材制造領(lǐng)域，陜西迪凱機(jī)電科技有限公司的智能撬裝式氬氣回收裝備為企業(yè)解決了長(zhǎng)期以來(lái)面臨的氬氣高成本和環(huán)保難題，成為行業(yè)內(nèi)降本增效和綠色發(fā)展的典范。

金屬增材制造，尤其是 3D 打印技術(shù)，在航空航天、汽車制造、醫(yī)療器械等高端領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，在這一過(guò)程中，氬氣作為不可或缺的工藝氣體，其高昂的成本一直是企業(yè)面臨的一大難題。以氣霧化制粉這一重要生產(chǎn)工藝為例，為了保持工藝的穩(wěn)定性，需要消耗大量的氬氣進(jìn)行保護(hù)，一些企業(yè)一年的氬氣消耗金額高達(dá) 2800 多萬(wàn)元，這無(wú)疑給企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

迪凱機(jī)電針對(duì)這些痛點(diǎn)，研發(fā)出了智能撬裝式氬氣回收裝備。這套裝備主要由爐口撬架、回收撬架和外置設(shè)備三部分組成，各部分分工明確，協(xié)同工作。爐口撬架位于前端，負(fù)責(zé)對(duì)從爐口排出的高溫、含塵氣體進(jìn)行降溫、除塵和遠(yuǎn)端輸送；回收撬架作為核心部分，承擔(dān)著回收、循環(huán)、過(guò)濾、補(bǔ)氣和增壓等關(guān)鍵任務(wù)；外置設(shè)備則在末端進(jìn)行..的過(guò)濾、循環(huán)、監(jiān)測(cè)和儲(chǔ)氣工作。

   該裝備具有多項(xiàng)突出優(yōu)勢(shì)。它實(shí)現(xiàn)了無(wú)油回收，氬氣回收率高達(dá) 95% 以上，能夠?qū)⑹褂眠^(guò)的氬氣進(jìn)行..回收和循環(huán)利用，大大降低了企業(yè)對(duì)新氬氣的采購(gòu)需求。其智能化、撬裝式和模塊化的設(shè)計(jì)，使得設(shè)備的安裝、調(diào)試和維護(hù)都更加便捷，占地面積不超過(guò) 40 平米，生產(chǎn)周期短，僅需 3 個(gè)月內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)交貨，并且大保養(yǎng)周期長(zhǎng)達(dá) 6000h，裝備可靠性高，可滿足 24h×365 天連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備設(shè)計(jì)使用壽命 10 年以上，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了明顯的降噪效果，產(chǎn)品零部件國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到 98% 以上。

   自從某金屬增材制造企業(yè)引入迪凱機(jī)電的智能撬裝式氬氣回收裝備后，企業(yè)的運(yùn)營(yíng)狀況得到了..。原本一年高達(dá) 2800 多萬(wàn)元的氬氣消耗金額大幅降低，成本的降低使得企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中更具優(yōu)勢(shì)，能夠以更合理的價(jià)格提供產(chǎn)品，吸引更多的客戶，訂單量也隨之穩(wěn)步增長(zhǎng)。此外，該裝備在環(huán)保方面也發(fā)揮了重要作用，減少了氬氣的無(wú)節(jié)制排放，為國(guó)家的雙碳戰(zhàn)略做出了積極貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏。