더 많은 인도 철강 공장, 수익성 개선을 위해 고로 산소 부화 연소에 VPSA 산소 시스템 적용 선호

최근 몇 년 동안 인도의 철강 생산은 지속적으로 빠른 성장을 유지해 왔습니다. 2018년 인도는 일본을 제치고 연간 조강 생산량 1억 650만 톤으로 중국에 이어 세계 두 번째 철강 제조국이 되었습니다. 인도 정부가 수립한 국가 철강 개발 계획에 따르면, 2030년까지 인도의 철강 제조 능력은 3억 톤에 도달할 것입니다. 그때가 되면 인도에 뒤처진 국가들이 2위 자리를 따라잡기는 어려울 것입니다.

중국의 주요 고로 제선 공정과 달리, 인도는 비점결탄과 비야금 코크스를 주요 제선 원료로 사용하며, 주로 직접 환원철을 생산하여 선철 생산량의 약 44%를 차지합니다. 직접 환원철 공정은 대규모 생산에 적합하지 않고 인도에 점결탄이 부족하다는 점을 고려할 때, 인도의 고로 장기 발전 잠재력은 큽니다. 인도의 철강 산업은 집중도가 높아 2016년 CR3 수준이 44%에 달했으며, JSW, TATA를 포함한 대형 철강 공장은 세계적 수준에 도달했습니다. 현재 인도 고로의 산소 부화 미분탄 취입은 산소 발생 기술 선택에 있어 중국 철강 산업의 추세를 따르고 있습니다. 2016년, VPSA 산소 발생 공정이 인도에서 처음으로 고로에 적용되었습니다. 이후 JSW, JSPL, BPSL을 포함한 인도의 대형 철강 그룹들이 연속적으로 여러 대의 VPSA 산소 장치를 구축했으며, 모두 산소 부화 고로 제선에 사용됩니다..

다양한 산소 부화 솔루션

산소 부화는 고로 증산에 가장 중요한 역할을 합니다. 인도 철강 회사들은 오랫동안 산소 부화 기술을 실행해 왔지만, 고로 송풍기 전단에서 산소 부화를 보급 및 촉진하기 시작한 것은 불과 몇 년 전입니다. 부분적인 이유는 고로 송풍기의 운전 조건과 산소 순도 제한으로 인해 VPSA 산소 발생기를 압축기와 결합하여 송풍기 후단에서만 산소 부화를 선택할 수 있었기 때문입니다.

심냉식 공기 분리와 비교하여 VPSA 산소 발생 기술은 에너지 소비를 크게 낮추어 제선 원가를 절감할 수 있습니다. 인도 철강 공장들은 고로 산소-미분탄 취입에 대한 중국 철강 회사들의 선진 경험을 충분히 적용하여, 부분 사용(고로 송풍기 제한에 따름) 또는 고로 송풍기 전단 산소 부화의 완전 사용에 대한 공정 및 솔루션을 인식하게 되었습니다. 이는 산소 압축기 투자비를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 더 많은 에너지를 절약할 수 있습니다.

1. 송풍기 전단 산소 부화

송풍기의 최대 산소 부화율이 30%에 도달할 수 있다면, 고로 송풍기의 흡입력을 통해 고로 시스템으로 산소를 보내는 것이 고로에 가장 적합한 산소 부화 기술이며, 산소 압축기 투자비를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 관련 수동 운전 및 유지 보수 비용도 절감할 수 있습니다. 철강 공장의 산소 수요에 따라, VPSA 산소 시스템과 협력하여 송풍기 전단 산소 부화와 결합된 시스템 솔루션은 VPSA 산소 플랜트, 유량 및 압력 제어 장치가 있는 산소 파이프라인 시스템, 안전 질소 파이프라인, 고로 송풍기 입구의 산소 혼합 장치 및 시스템 제어 장치 등을 포함하여 큰 성숙도를 보여주고 있습니다. 혼합기 이후의 산소 부화 공기 농도 변동은 시스템의 공동 제어를 통해 0.5% 이내로 제어할 수 있으며, 송풍기 입구의 산소 순도 실시간 모니터링, 자동 유량 조정, 비상 상황에서의 자동 산소 차단 및 질소 충전 보호를 포함한 일련의 안전 예방 조치를 통해 정상 조건에서의 최대 산소 부화와 비상 시 완전한 안전을 보장할 수 있습니다.

PKU Pioneer의 VPSA 산소 설비 - 고로 송풍기 전단 산소 부화를 위한 탁월한 솔루션 제공

2. 고로 산소 부화율의 큰 차이

산소 부화율이 1% 증가할 때마다 생산량은 최소 3% 증가합니다. 세계 대부분의 회사는 고로의 부화 산소량을 30% 이내로 제어해야 한다고 생각합니다. 약 6%의 산소 부화율을 채택하는 많은 중국 철강 회사와 달리, 인도의 일부 재래식 철강 공장은 3~4%를 요구하는 반면, 다른 곳은 8~9%를 요구합니다. 인도에서 송풍기 전단 산소 부화에 대한 대중의 수용도가 높아짐에 따라, 최저 4%에서 최고 9%에 이르는 산소 부화율이 모두 적용되고 있습니다. 3~4%를 요구하는 철강 공장의 경우, 고로 송풍기 전단 산소 부화로 수요를 완전히 충족할 수 있습니다. 그러나 8~9%는 고로 송풍기의 제한을 받으므로 송풍기 전단에서 4~5%, 송풍기 후단에서 4~5%의 산소 부화율을 각각 적용하여 달성합니다.

표 3 산소 농축 솔루션 데이터 비교 (*송풍기 전 산소 농축: 6000*90%, 송풍기 후: 6000*90%+7000)

고로 제선에서의 산소 농축은 분탄 취입량을 늘리고 코크스 비율을 낮출 뿐만 아니라 용해 강도와 생산량을 향상시키고 고로 가스 열가치를 높이는 데 도움이 됩니다. 이러한 장점을 바탕으로 점점 더 많은 인도 철강 공장들이 에너지 소비를 줄이고 수익성을 높이기 위해 고로 산소 농축 기술을 채택하는 추세입니다. VPSA 산소 발생 기술의 급속한 발전, 특히 방사형 흡착기의 돌파구와 함께 단일 철강 공장의 산소 시스템 총 용량은 70,000Nm³/h (순수 산소). VPSA 산소 플랜트의 낮은 전력 소비, 쉬운 부하 조절 및 높은 자동화 수준은 이를 고로용 산소 생산 장비의 선호 선택으로 만듭니다.