Weitere indische Eisen- & Stahlwerke tendieren dazu, das VPSA-Sauerstoffsystem für die sauerstoffangereicherte Verbrennung im Hochofen zur Gewinnsteigerung einzusetzen

In den letzten Jahren hat die indische Eisen- und Stahlproduktion kontinuierlich ein schnelles Wachstum beibehalten. 2018 überholte Indien Japan und wurde mit einer jährlichen Rohstahlproduktion von 106,5 Millionen Tonnen zum zweitgrößten Eisen- und Stahlhersteller der Welt nach China. Laut dem nationalen Eisen- und Stahlentwicklungsplan der indischen Regierung wird Indiens Eisen- und Stahlherstellungskapazität bis 2030 300 Millionen Tonnen erreichen. Bis dahin wird es für die Länder hinter Indien schwierig sein, seinen zweiten Platz zu übertreffen.

Im Vergleich zum chinesischen Hochofen-Roheisenprozess, bei dem nicht verkokbare Kohle und nichtmetallurgischer Koks die Hauptrohstoffe für die Roheisenherstellung sind, produziert Indien hauptsächlich direkt reduziertes Eisen, das etwa 44 % der Roheisenproduktion ausmacht. Da das Verfahren des direkt reduzierten Eisens nicht für die Großproduktion geeignet ist und Indien an Kokskohle mangelt, hat Indien ein großes Potenzial für die langfristige Entwicklung von Hochöfen. Die Eisen- und Stahlindustrie in Indien ist stark konzentriert; 2016 erreichte der CR3-Wert für Stahl 44 %, und große Stahlwerke wie JSW und TATA erreichten das Weltklasseniveau. Derzeit folgt die sauerstoffangereicherte Kohleeinblasung in Hochöfen in Indien dem Trend der chinesischen Eisen- und Stahlindustrie bei der Wahl der Sauerstofferzeugungstechnologien. 2016 wurde das VPSA-Sauerstofferzeugungsverfahren erstmals in Indien für Hochöfen eingesetzt. Anschließend haben große indische Eisen- und Stahlkonzerne wie JSW, JSPL und BPSL nacheinander mehrere VPSA-Sauerstoffanlagen gebaut, die alle für sauerstoffangereicherte Roheisenherstellung im Hochofen verwendet werden.

Vielfältige Sauerstoffanreicherungslösungen

Die Sauerstoffanreicherung spielt die wichtigste Rolle bei der Produktionssteigerung von Hochöfen. Obwohl indische Eisen- und Stahlunternehmen die Sauerstoffanreicherungstechnologie seit langem praktizieren, begannen sie erst vor wenigen Jahren, die Sauerstoffanreicherung vor dem Hochofengebläse (BF) zu verbreiten und zu fördern. Ein Grund dafür ist, dass sie aufgrund der Einschränkungen des Hochofengebläses in Bezug auf Betriebsbedingungen und Sauerstoffreinheit nur die Sauerstoffanreicherung nach dem Gebläse wählen können, indem sie den VPSA-Sauerstoffgenerator mit dem Kompressor kombinieren.

Im Vergleich zur kryogenen Luftzerlegung kann die VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie den Energieverbrauch erheblich senken und damit die Roheisenkosten reduzieren. Indische Stahlwerke haben die fortgeschrittenen Erfahrungen chinesischer Stahlunternehmen bei der Sauerstoff-Kohle-Einblasung im Hochofen vollständig übernommen und erkennen die Verfahren und Lösungen der teilweisen (abhängig von der Begrenzung des Hochofengebläses) oder vollständigen Nutzung der Sauerstoffanreicherung vor dem Hochofengebläse an, was nicht nur Investitionen in Sauerstoffkompressoren spart, sondern auch mehr Energie einspart.

1. Sauerstoffanreicherung vor dem Gebläse

Wenn die maximale Sauerstoffanreicherungsrate des Gebläses 30 % erreichen könnte, ist das Einleiten von Sauerstoff in das Hochofensystem durch den Sog des Hochofengebläses die am besten geeignete Sauerstoffanreicherungstechnik für Hochöfen, da sie nicht nur die Investitionen in Sauerstoffkompressoren senkt, sondern auch die damit verbundenen manuellen Betriebs- und Wartungskosten spart. Entsprechend dem Sauerstoffbedarf der Stahlwerke haben sich die systematischen Lösungen für VPSA-Sauerstoffsystem in Verbindung mit der Sauerstoffanreicherung vor dem Gebläse als sehr ausgereift erwiesen, einschließlich der VPSA-Sauerstoffanlage, der Sauerstoffleitungssysteme mit Durchfluss- und Druckregelung, der Sicherheitsstickstoffleitung, der Sauerstoffmischvorrichtungen am Einlass des Hochofengebläses und der Systemsteuerung usw. Die Schwankung der sauerstoffangereicherten Luftkonzentration nach dem Mischer kann durch die gemeinsame Steuerung des Systems auf unter 0,5 % gehalten werden, und es sind eine Reihe von Sicherheitsvorkehrungen wie die Echtzeitüberwachung der Sauerstoffreinheit am Gebläseeinlass, automatische Durchflusseinstellung, automatische Sauerstoffabschaltung und Stickstoffschutz im Notfall verfügbar, um die Sauerstoffanreicherung unter normalen Bedingungen und die vollständige Sicherheit in Notfällen maximal zu gewährleisten.

PKU Pioneers VPSA-Sauerstoffausrüstung – Hervorragende Lösung für die Sauerstoffanreicherung vor dem Hochofengebläse

2. Großer Unterschied bei den Hochofen-Sauerstoffanreicherungsraten

Jede 1 % Erhöhung der Sauerstoffanreicherungsrate führt zu mindestens 3 % Produktionssteigerung. Die meisten Unternehmen weltweit sind der Meinung, dass die angereicherte Sauerstoffmenge für Hochöfen innerhalb von 30 % kontrolliert werden sollte. Im Gegensatz zu vielen chinesischen Stahlunternehmen, die eine Sauerstoffanreicherungsrate von etwa 6 % anwenden, verlangen einige konventionelle Stahlwerke in Indien 3–4 %, während andere 8–9 % benötigen. Mit der wachsenden Akzeptanz der Sauerstoffanreicherung vor dem Gebläse in Indien werden Sauerstoffanreicherungsraten von mindestens 4 % bis maximal 9 % angewendet. Für Stahlwerke, die 3–4 % benötigen, kann die Sauerstoffanreicherung vor dem Hochofengebläse den Bedarf vollständig decken; aber 8–9 % werden durch das Hochofengebläse begrenzt, sodass dies erreicht wird, indem die Sauerstoffanreicherungsrate zu 4–5 % vor dem Gebläse und zu 4–5 % nach dem Gebläse erfolgt.

Tabelle 3 Datenvergleich der Sauerstoffanreicherungslösung (*Sauerstoffanreicherung vor dem Gebläse: 6000*90 %, nach dem Gebläse: 6000*90 %+7000)

Die Sauerstoffanreicherung in der Roheisenherstellung im Hochofen (BF) kann nicht nur die Kohleeinblasmenge erhöhen und das Koksverhältnis senken, sondern auch die Schmelzintensität und Produktion verbessern sowie den Heizwert des Hochofengases erhöhen. Aufgrund dieser Vorteile neigen immer mehr indische Stahlwerke dazu, die Hochofen-Sauerstoffanreicherungstechnologie zu übernehmen, um den Energieverbrauch zu senken und die Gewinnmargen zu erhöhen. Mit der schnellen Entwicklung der VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie, insbesondere dem Durchbruch bei radialen Adsorbern, hat die Gesamtkapazität der Sauerstoffsysteme in einem einzelnen Stahlwerk 70.000 Nm³/h (Reinsauerstoff) erreicht. Der geringe Stromverbrauch, die einfache Lastregelung und der hohe Automatisierungsgrad der VPSA-Sauerstoffanlage machen sie zur bevorzugten Wahl für die Sauerstoffproduktionsausrüstung in Hochöfen.