المزيد من مصانع الحديد والصلب الهندية تتجه لتطبيق نظام أكسجين VPSA للاحتراق الغني بالأكسجين في الفرن العالي لتحسين الربحية

في السنوات الأخيرة، حافظ إنتاج الحديد والصلب في الهند على نمو سريع ومستمر. في عام 2018، تجاوزت الهند اليابان لتصبح ثاني أكبر مصنع للحديد والصلب في العالم بعد الصين بإنتاج سنوي من الصلب الخام بلغ 106.5 مليون طن. وفقًا لخطة تطوير الحديد والصلب الوطنية التي وضعتها الحكومة الهندية، ستصل قدرة تصنيع الحديد والصلب في الهند إلى 300 مليون طن في عام 2030. عندها، سيكون من الصعب على الدول التي تلي الهند تجاوز مركزها الثاني.

مقارنة بعملية صهر الحديد الرئيسية في الأفران العالية في الصين، التي تستخدم الفحم غير القابل للتكويك وفحم الكوك غير المعدني كمواد خام رئيسية لصهر الحديد، تنتج الهند بشكل أساسي الحديد المختزل المباشر، الذي يمثل حوالي 44% من إنتاج الحديد الزهر. نظرًا لأن عملية الحديد المختزل المباشر غير مناسبة للإنتاج على نطاق واسع، وتفتقر الهند إلى فحم الكوك، فإن الهند لديها إمكانات كبيرة للتطوير طويل الأجل للأفران العالية. صناعة الحديد والصلب في الهند مركزة بدرجة عالية؛ في عام 2016، بلغ مستوى تركيز CR3 للصلب 44%، ووصلت مصانع الصلب الكبيرة بما في ذلك JSW وTATA إلى المستوى العالمي. حاليًا، اتبع حقن الفحم الغني بالأكسجين للأفران العالية في الهند اتجاه صناعة الحديد والصلب الصينية في اختيار تقنيات توليد الأكسجين. في عام 2016، طُبقت عملية توليد الأكسجين VPSA للأفران العالية لأول مرة في الهند. بعد ذلك، قامت مجموعات الصلب الهندية الكبيرة بما في ذلك JSW وJSPL وBPSL ببناء وحدات أكسجين VPSA متعددة، جميعها تستخدم لـ صهر الحديد الغني بالأكسجين في الأفران العالية.

حلول متنوعة لإثراء الأكسجين

يلعب إثراء الأكسجين الدور الأكثر أهمية في زيادة إنتاج الأفران العالية. على الرغم من أن شركات الحديد والصلب الهندية مارست تقنية إثراء الأكسجين لفترة طويلة، إلا أنها بدأت في نشر وتعزيز إثراء الأكسجين قبل منفاخ الفرن العالي (BF) قبل بضع سنوات فقط. جزء من السبب هو أنها لا تستطيع سوى اختيار إثراء الأكسجين بعد المنفاخ، من خلال الجمع بين مولد أكسجين VPSA والضاغط، بسبب قيود منفاخ BF على ظروف التشغيل ونقاء الأكسجين.

مقارنة بفصل الهواء بالتبريد، يمكن لتقنية توليد الأكسجين VPSA أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة، وبالتالي خفض تكلفة صهر الحديد. طبقت مصانع الحديد والصلب الهندية بالكامل الخبرة المتقدمة لشركات الحديد والصلب الصينية في حقن الفحم بالأكسجين في الأفران العالية، معترفة بالعملية والحلول للاستخدام الجزئي (خاضع لقيود منفاخ الفرن العالي) أو الاستخدام الكامل لإثراء الأكسجين قبل منفاخ BF، مما لا يوفر الاستثمار في ضواغط الأكسجين فحسب، بل يوفر أيضًا المزيد من الطاقة.

1. إثراء الأكسجين قبل المنفاخ

إذا كان الحد الأقصى لمعدل إثراء الأكسجين للمنفاخ يمكن أن يصل إلى 30%، فإن إرسال الأكسجين إلى نظام الفرن العالي عن طريق شفط منفاخ BF هو أنسب تقنية إثراء أكسجين للأفران العالية، مما لا يقلل الاستثمار في ضواغط الأكسجين فحسب، بل يوفر أيضًا تكاليف التشغيل والصيانة اليدوية ذات الصلة. وفقًا لطلب الأكسجين لمصانع الحديد والصلب، أظهرت الحلول المنهجية لـ ، فمن خلال رش الفحم المخصب بالأكسجين، سيتم توسيع طاقة إنتاج الحديد وتحقيق أرباح كبيرة. بالتزامن مع إثراء الأكسجين قبل المنفاخ نضجًا كبيرًا، بما في ذلك محطة أكسجين VPSA ونظام خط أنابيب الأكسجين مع جهاز التحكم في التدفق والضغط وخط أنابيب النيتروجين الآمن وأجهزة خلط الأكسجين عند مدخل منفاخ الفرن العالي وجهاز التحكم في النظام، إلخ. يمكن التحكم في تقلب تركيز الهواء الغني بالأكسجين بعد الخلاط ضمن 0.5% من خلال التحكم المشترك للنظام، وتتوفر سلسلة من احتياطات السلامة بما في ذلك المراقبة الفورية لنقاء الأكسجين عند مدخل المنفاخ والتعديل التلقائي للتدفق والقطع التلقائي للأكسجين وحماية تعبئة النيتروجين في حالات الطوارئ لضمان أقصى إثراء للأكسجين في الظروف العادية والسلامة الكاملة في حالات الطوارئ.

معدات أكسجين VPSA من PKU Pioneer - تقدم حلاً ممتازًا لإثراء الأكسجين في الفرن العالي قبل المنفاخ

2. فرق كبير في معدلات إثراء الأكسجين في الفرن العالي

كل زيادة بنسبة 1% في معدل إثراء الأكسجين تشهد نموًا لا يقل عن 3% في الإنتاج. تعتقد معظم الشركات في العالم أن حجم الأكسجين المثرى للأفران العالية يجب أن يُتحكم فيه ضمن 30%. على عكس العديد من شركات الحديد والصلب الصينية التي تتبنى معدل إثراء أكسجين يبلغ حوالي 6%، تتطلب بعض مصانع الحديد والصلب التقليدية في الهند 3~4%، بينما تتطلب أخرى 8~9%. مع تزايد القبول العام لإثراء الأكسجين قبل المنفاخ في الهند، تُطبق معدلات إثراء أكسجين تتراوح من أقلها 4% إلى أعلاها 9%. بالنسبة لمصانع الحديد والصلب التي تتطلب 3~4%، يمكن لإثراء الأكسجين قبل منفاخ BF تلبية الطلبات بالكامل؛ لكن 8~9% ستكون محدودة بمنفاخ BF، وبالتالي يتم تحقيقها بجعل معدل إثراء الأكسجين 4~5% قبل المنفاخ و4~5% بعد المنفاخ على التوالي.

الجدول 3 مقارنة بيانات حل إثراء الأكسجين (*إثراء الأكسجين قبل المنفاخ: 6000*90%، بعد المنفاخ: 6000*90%+7000)

لا يؤدي إثراء الأكسجين في صناعة الحديد بالفرن العالي (BF) إلى زيادة كمية حقن الفحم وخفض نسبة فحم الكوك فحسب، بل يساعد أيضاً في تحسين شدة الصهر والإنتاجية وزيادة القيمة الحرارية لغاز الفرن العالي. بناءً على هذه المزايا، تميل المزيد من مصانع الحديد والصلب الهندية إلى اعتماد تقنية إثراء الأكسجين في الفرن العالي لتقليل استهلاك الطاقة ورفع هوامش الربح. مع التطور السريع لتقنية توليد الأكسجين بنظام الامتزاز بالضغط المتأرجح (VPSA)، وخاصة الاختراق في الممتزات الشعاعية، بلغت السعة الإجمالية لأنظمة الأكسجين في مصنع واحد للحديد والصلب 70,000 نيوتن متر مكعب³/ساعة (أكسجين نقي). إن انخفاض استهلاك الطاقة، وسهولة تنظيم الحمل، ودرجة الأتمتة العالية لمحطة أكسجين VPSA تجعلها الخيار المفضل لمعدات إنتاج الأكسجين للأفران العالية.