De plus en plus d'aciéries indiennes tendent à appliquer le système d'oxygène VPSA pour la combustion enrichie en oxygène dans le haut-fourneau afin d'améliorer les bénéfices

Ces dernières années, la production de fer et d'acier en Inde a maintenu une croissance rapide de manière continue. En 2018, l'Inde a dépassé le Japon pour devenir le deuxième plus grand fabricant de fer et d'acier au monde après la Chine, avec une production annuelle d'acier brut de 106,5 millions de tonnes. Selon le plan de développement de l'industrie sidérurgique nationale formulé par le gouvernement indien, la capacité de fabrication de fer et d'acier de l'Inde atteindra 300 millions de tonnes en 2030. D'ici là, il sera difficile pour les pays derrière l'Inde de dépasser sa deuxième position.

Par rapport au principal processus de fabrication de fer par haut-fourneau en Chine, utilisant du charbon non cokéfiable et du coke non métallurgique comme principales matières premières pour la fabrication du fer, l'Inde produit principalement du fer à réduction directe, représentant environ 44 % de la production de fonte brute. Étant donné que le processus de fer à réduction directe n'est pas adapté à la production à grande échelle et que l'Inde manque de charbon à coke, l'Inde a un grand potentiel pour le développement à long terme des hauts-fourneaux. L'industrie sidérurgique en Inde est hautement concentrée ; en 2016, le niveau CR3 de l'acier a atteint 44 %, et de grandes aciéries, dont JSW et TATA, ont atteint un niveau de classe mondiale. Actuellement, l'injection de charbon enrichi en oxygène pour les hauts-fourneaux en Inde a suivi la tendance de l'industrie sidérurgique chinoise dans le choix des technologies de production d'oxygène. En 2016, le processus de production d'oxygène VPSA a été appliqué pour la première fois aux hauts-fourneaux en Inde. Par la suite, de grands groupes sidérurgiques indiens, dont JSW, JSPL et BPSL, ont successivement construit plusieurs ensembles d'unités d'oxygène VPSA, tous utilisés pour la fabrication de fer par haut-fourneau enrichi en oxygène.

Solutions d'enrichissement en oxygène diversifiées

L'enrichissement en oxygène joue le rôle le plus important dans l'augmentation de la production des hauts-fourneaux. Bien que les entreprises sidérurgiques indiennes aient pratiqué la technologie d'enrichissement en oxygène depuis longtemps, elles n'ont commencé à populariser et promouvoir l'enrichissement en oxygène avant le ventilateur du haut-fourneau (BF) qu'il y a quelques années. Une partie de la raison est qu'elles ne peuvent choisir l'enrichissement en oxygène qu'après le ventilateur, en combinant le générateur d'oxygène VPSA avec le compresseur, en raison de la limitation du ventilateur du BF aux conditions de fonctionnement et à la pureté de l'oxygène.

Par rapport à la séparation d'air cryogénique, la technologie de production d'oxygène VPSA peut considérablement réduire la consommation d'énergie, réduisant ainsi le coût de fabrication du fer. Les aciéries indiennes ont pleinement appliqué l'expérience avancée des entreprises sidérurgiques chinoises en matière d'injection de charbon oxy-combustible dans le haut-fourneau, reconnaissant le processus et les solutions d'utilisation partielle (sous réserve de la limitation du ventilateur du haut-fourneau) ou d'utilisation complète de l'enrichissement en oxygène avant le ventilateur du BF, ce qui peut non seulement économiser l'investissement dans les compresseurs d'oxygène, mais aussi économiser plus d'énergie.

1. Enrichissement en oxygène avant le ventilateur

Si le taux d'enrichissement en oxygène maximal du ventilateur pouvait atteindre 30 %, l'envoi d'oxygène dans le système du haut-fourneau par l'aspiration du ventilateur du BF est la technique d'enrichissement en oxygène la plus adaptée pour les hauts-fourneaux, ce qui pourrait non seulement réduire l'investissement dans les compresseurs d'oxygène, mais aussi économiser les coûts de maintenance et d'opération manuelle associés. Conformément à la demande en oxygène des aciéries, les solutions systématiques de Système d'oxygène VPSA en conjonction avec l'enrichissement en oxygène avant le ventilateur ont montré une grande maturité, y compris l'usine d'oxygène VPSA, le système de canalisation d'oxygène avec dispositif de contrôle de débit et de pression, la canalisation d'azote de sécurité, les dispositifs de mélange d'oxygène à l'entrée du ventilateur du haut-fourneau, et le dispositif de contrôle du système, etc. La fluctuation de la concentration d'air enrichi en oxygène après le mélangeur peut être contrôlée dans les 0,5 % grâce au contrôle conjoint du système, et une série de précautions de sécurité, y compris la surveillance en temps réel de la pureté de l'oxygène à l'entrée du ventilateur, l'ajustement automatique du débit, la coupure automatique de l'oxygène et la protection par remplissage d'azote dans les situations d'urgence, sont disponibles pour garantir au maximum l'enrichissement en oxygène dans des conditions normales et une sécurité totale en cas d'urgence.

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2. Grande différence dans les taux d'enrichissement en oxygène du BF

Chaque augmentation de 1 % du taux d'enrichissement en oxygène entraîne au moins 3 % de croissance de la production. La plupart des entreprises dans le monde estiment que le volume d'oxygène enrichi pour les hauts-fourneaux doit être contrôlé dans les 30 %. Contrairement à de nombreuses entreprises sidérurgiques chinoises qui adoptent un taux d'enrichissement en oxygène d'environ 6 %, certaines usines sidérurgiques conventionnelles en Inde nécessitent 3 à 4 %, tandis que d'autres nécessitent 8 à 9 %. Avec l'acceptation croissante de l'enrichissement en oxygène avant le ventilateur en Inde, des taux d'enrichissement en oxygène allant du plus bas 4 % au plus haut 9 % sont tous appliqués. Pour les usines sidérurgiques nécessitant 3 à 4 %, l'enrichissement en oxygène avant le ventilateur du BF peut pleinement répondre aux demandes ; mais 8 à 9 % seront limités par le ventilateur du BF, donc cela est réalisé en faisant respectivement un taux d'enrichissement en oxygène de 4 à 5 % avant le ventilateur et de 4 à 5 % après le ventilateur.

Tableau 3 Comparaison des données de la solution d'enrichissement en oxygène (*Enrichissement en oxygène avant le ventilateur : 6000*90 %, Après le ventilateur : 6000*90 %+7000)

L'enrichissement en oxygène dans la fabrication de fer par haut-fourneau (BF) peut non seulement augmenter la quantité d'injection de charbon et réduire le taux de coke, mais aussi aider à améliorer l'intensité de fusion et la production ainsi qu'à augmenter la valeur calorifique du BFG. Sur la base de ces avantages, de plus en plus d'aciéries indiennes tendent à adopter la technologie d'enrichissement en oxygène du BF pour réduire la consommation d'énergie et augmenter les marges bénéficiaires. Avec le développement rapide de la technologie de production d'oxygène VPSA, en particulier la percée des adsorbeurs radiaux, la capacité totale des systèmes d'oxygène dans une seule aciérie a atteint 70 000 Nm³/h (oxygène pur). La faible consommation d'énergie, la facilité de régulation de la charge et le haut degré d'automatisation de l'usine d'oxygène VPSA en font le choix privilégié des équipements de production d'oxygène pour les hauts-fourneaux.