Nəfəs almanın yüksəldilməsi döyüş sobalarında

Müasir polad istehsalında oksigen üstünlüyü

Döyüş sobası ilə dəmir istehsalı yüzlərlə ildir fundamental olaraq dəyişməyib. Koksu, dəmir filizi və ərimə qaytarma materialı yuxarıdan daxil olur; maye dəmir və şlak aşağıdan çıxır; isti hava tüyeler vasitəsilə daxil olur. Lakin detallar əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf etmişdir və son ellidə oksigen zənginləşdirilməsi ən təsirli dəyişikliklərdən biridir.

Oksigenin blast pechine daxil edilməsi — yanma havasında oksigen miqdarını 21%-dən 25% və ya daha yüksək səviyyəyə qaldırmaq — peçin termal və kimyəvi davranışını dəyişdirir. Birbaşa təsir daha yüksək alov temperaturudur, bu da dəmir oksidini metallik dəmirə çevirmək üçün reduksiya reaksiyalarını sürətləndirir. İkinci dərəcəli təsirlərə istehsalın artırılması, koksin istehlakının azalması və istehsal olunan hər ton dəmir üçün CO₂ emissiyalarının azalması daxildir.

Oksigenin Peçin Termodinamikasını Necə Dəyişdirdiyi

Riyazi hesablama sadədir, lakin nəticələri əhəmiyyətli-dir. Hava təxminən 79% azotdan ibarətdir ki, bu da reaksiyalarda iştirak etmədən peçdən keçir. Bu azot istiliyi udur — istilik isə başqa halda dəmir filizi-nin reduksiyasına yönəldilə bilərdi. Oksigen blastda azotu əvəz etdikdə, inert qazın isidilməsi üçün itirilən istilik azalır. Alov temperaturu qalxır və peç eyni koksin norması ilə daha çox filiz emal edə bilər.

Hər 1% oksigen zənginləşməsi ilə alov temperaturu təqribən 50°C qədər artır. Oksigen miqdarı 25% olduqda alov temperaturu 21% səviyyəsindəki təqribən 2000°C-dən fərqli olaraq 2200°C-yə yaxınlaşır. Bu daha isti alov bir neçə əməliyyat yaxşılaşdırmasına imkan verir: toz halına gətirilmiş kömürün daha yüksək dərəcədə verilməsi, koksin istifadəsinin azaldılması və istehsalın artırılması.

Əks təsir odur ki, oksigen zənginləşməsi sobanın pozğunluqlara həssaslığını da artırır. 25% oksigen səviyyəsində işləyən soba 21% səviyyəsində işləyən sobaya nisbətən daha az istilik inertliyinə malikdir. Operatorlar sabit iş rejimini saxlamaq üçün yük paylanmasını, havanın temperaturunu və rütubət miqdarını daha dəqiq idarə etməlidirlər.

Məhsuldarlıq artımı: Məlumatlar nə göstərir?

Oksigenləşdirmənin məhsuldarlıq üzərindəki təsiri yaxşı sənədləşdirilib. İnteqrasiya olunmuş polad zavodlarından toplanan sənaye məlumatları göstərir ki, oksigenləşdirmənin hər 1% artımı sabit püskürmə temperaturu və eyni keyfiyyətli yükləmə şəraitində istehsal sürətinin təxminən 3–4% artırılmasına səbəb olur. 25% oksigenləşdirmə dərəcəsində bu, təbii havada işləməyə nisbətən məhsuldarlıqda 12–16% artıma uyğundur.

Koksu azaltma dərəcəsi xüsusilə dəyərli hesab olunur. Koks blast peçinin prosesində ən bahalı xammaddədir və onun istehsalı əhəmiyyətli miqdarda CO₂ emissiyaları yaradır. İlinə 2 milyon ton polad istehsal edən zavodda koksun istifadəsinin 5% azaldılması illik təxminən 5 milyon ABŞ dolları koksu xərclərində qənaətə və müvafiq olaraq karbon izinin azalmasına gətirib çıxarır.

Həqiqi dünyanin tətbiqi: Şimali Çin İnteqrasiya Olunmuş Zavodu

Şimali Çində yerləşən böyük inteqrasiya olunmuş polad zavodu 18 ay müddətində mərhələli oksigen zənginləşdirmə proqramı həyata keçirdi. Zavodda digər proseslər üçün oksigen istehsal edən mövcud havanı ayırma qurğusu var idi, lakin əvvəllər növbəti sobaya oksigen verilmirdi. Layihə növbəti sobanın tüpürcək səviyyəsində oksigen püskürtdüyən boruların quraşdırılmasını, əlavə oksigen axınına uyğun idarəetmə sisteminin yenilənməsini və operatorların yeni iş rejim parametrləri ilə təlimini əhatə edirdi.

Nəticələr birinci kvartalda ölçülmüşdür. Oksigen zənginləşməsi 24,5% səviyyəsinə çatdıqda istehsalat 11% artmış, kömür sürəti isə 7% azalmışdır. Zavod bu nailiyyətlərə əhəmiyyətli kapital investisiyası olmadan nail olmuşdur — oksigen artıq istehsal olunurdu və növbəti sobaya daxil edilən dəyişikliklər nisbətən kiçik idi. Qayıtma müddəti oksigen istehsalı və püskürtdüyən xərclərin kömür qənaəti və artırılmış istehsalat dəyəri ilə müqayisəsi əsasında on iki aydan az hesablanıb.

Əməliyyatlarla bağlı çətinliklər mövcud idi. Sobanın yük paylanması ilə bağlı daha tez-tez nəzarət tələb olunurdu ki, kanallaşma – yəni qaz axınının müəyyən sahələrdən üstünlük təşkil etdiyi, buna görə də bərabərsiz reduksiya və potensial karkas əmələ gəlməsi baş verə bilər – hallarını qarşısını almaq üçün tədbir görülə bilsin. Əməliyyatlar komandası bu problemin aradan qaldırılması üçün zəngsiz yuxarı yükləmə nümunələrini düzəldi və soba ilk oksigen enjeksiyasından sonra altı həftə ərzində sabitləşdi.

Dəmirxana sobasına oksigen verilməsi ilə bağlı nəzərə alınmalı məsələlər

Dəmirxana sobasına oksigen zənginləşdirməsi üçün istifadə olunan oksigen adətən yerüstü havanı ayırma qurğusundan və ya boru kəməri ilə təchiz olunur. Digər oksigen tətbiqlərinə nisbətən tələb olunan təmizlik səviyyəsi azdır – dəmirxana sobasına oksigen verilməsi üçün 90–95% oksigen kifayət edir, halbuki tibbi və ya yarımkeçirici tətbiqlər üçün 99,5% və ya daha yüksək təmizlik səviyyəsi tələb olunur. .

Bu aşağı puritə tələbi təchizat variantlarını genişləndirir. Vakuum təzyiqi dəyişmə adsorbsiyası (VPSA) sistemləri kriojen havanın ayrılması ilə müqayisədə daha aşağı kapital və əməliyyat xərcləri ilə 90–95% oksigen istehsal edə bilər, lakin adətən kiçik tutumlu sistemlərlə məhdudlaşır. Daha böyük zavodlar üçün kriojen ASU-lar standart qalır və 99,5%-dən yuxarı təmizlikdə oksigen istehsal edir, həmçinin azot və argon istehsal etməyə imkan verir.

Oksigenin inyeksiya sistemi özü diqqətlə mühəndislik olunmalıdır. Oksigen sobanın geri təzyiqini kompensasiya edəcək kifayət qədər təzyiqdə təchiz olunmalıdır — adətən 3–5 bar. İnfiltrasiya nizamları tuyer səviyyəsindəki yüksək temperaturu — təxminən 2000°C — dözə bilməlidir və oksigen axını istənilən zənginləşdirmə səviyyəsini saxlamaq üçün dəqiq idarə olunmalıdır.

Oksigenin emalı zamanı təhlükəsizlik nəzərdə tutulmalıdır

Oksigenlə zənginləşdirmə təhlükəsizlik baxımından diqqət tələb edən məsələlər yaradır. Oksigen havaya nisbətən daha intensiv yanma prosesini dəstəkləyir və istənilməyən hidrokarbonlarla təmas və ya sızıntı yanğın təhlükəsi yarada bilər. Oksigenin verilməsi üçün nəzərdə tutulan borular oksigen xidməti standartlarına uyğun olmalıdır; bu, sərt təmizlik tələbləri və uyğun quruluş materiallarının istifadəsini nəzərdə tutur.

Sənaye standartları bu narahatlıqları birbaşa həll edir. Sıxılmış Qazlar Assosiasiyasının CGA G-4.1 sənədi oksigen sistemlərinin təmizlənməsi və dizaynı ilə bağlı ətraflı tövsiyələr verir. ASME B31.3 isə oksigen xidməti üçün boru kəmərlərinin tələblərini — o cümlədən material seçimi və birləşmə dizaynını — əhatə edir.

Oksigenlə zənginləşdirmə tətbiq edən müəssisələr işə salmadan əvvəl potensial sızıntı senariyalarını, avtomatik fəaliyyətdən çıxarma prosedurlarını və operatorların hazırlanmasını əhatə edən ətraflı təhlükə analizi aparmalıdır. Bu risklər uyğun mühəndislik idarəetmə vasitələri və istismar prosedurları ilə idarə oluna bilər.

Oksigenlə zənginləşdirmə nə zaman məqsədəuyğun olur — və nə zaman olmur

Oksigenləşdirmə ümumiyyətlə faydalı deyil. İqtisadi effekt oksigenin qiymətindən, koksun qiymətindən və əlavə istehsalın dəyərindən asılıdır. Öz ərazisində oksigen istehsal edən zavodlar — xüsusilə artıq ASU qabiliyyətinə malik olanlar — bu tədbir üçün ən uyğun namizədlərdir. Mövcud oksigen təchizatı olmayan zavodlar isə kapital qərarı qəbul etməlidirlər: ASU və ya VPSA sistemi quraşdırmaq ya da təbii hava ilə işləmənin aşağı məhsuldarlığına razılaşmaq.

Həmçinin sobaya xas nəzərə alınmalı məsələlər də mövcuddur. Maksimum istehsal qabiliyyətinə yaxın işləyən blast-furnislərdə oksigenləşdirmənin potensial üstünlüyü məhdud ola bilər — darboğaz əsas oksigen sobaları və ya kəsilməz tökmə kimi aşağı axın proseslərinə keçir. Bu hallarda oksigenləşdirmə gözlənilən məhsuldarlıq artımını təmin edə bilməyə bilər.

Koksun təchizatında məhdudiyyətləri olan və ya koksun qiyməti yüksək olan sobalar üçün iqtisadi hesablamalar daha cazibedardır. Qurtarılan hər ton koksu almaq, daşınmaq və sobaya yükləmək lazım gəlməyən bir ton deməkdir.

GreenFir polad istehsalı üçün kriogen havanın ayrılması avadanlığı təchiz edir; Asiyada inteqrasiya olunmuş polad istehsalı müəssisələrində quraşdırılma tarixçəsinə malikdir.