ইস্পাত শিল্পের অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট

কেন একীভূত ইস্পাত কারখানাগুলি সাইটে নির্ভর করে বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট

কার্যক্রমগত চাহিদা চালক: উচ্চ-পরিমাণ ও উচ্চ-বিশুদ্ধি অক্সিজেন, নাইট্রোজেন এবং আর্গনের প্রয়োজন

ইস্পাত কারখানাগুলোর জন্য বিশাল পরিমাণে শিল্প গ্যাসের প্রয়োজন হয়, যা অত্যন্ত কঠোর বিশুদ্ধতা মানদণ্ড পূরণ করতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, একটি বড় ব্লাস্ট ফার্নেস প্রতি ঘণ্টায় ৩০০ টনের বেশি অক্সিজেন ব্যবহার করতে পারে। বেসিক অক্সিজেন ফার্নেস (BOF) পদ্ধতির জন্য ভালো দহন ফলাফল পাওয়া এবং স্ল্যাগ সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য অক্সিজেনের বিশুদ্ধতা কমপক্ষে ৯৯.৫% হতে হবে। কনটিনিউয়াস কাস্টিং অপারেশনগুলোর জন্য, নাইট্রোজেন ফ্লাশিং প্রক্রিয়ায় আর্গনের বিশুদ্ধতা ৯৯.৯৯৯% এর উপরে প্রয়োজন হয়। এটি ইস্পাতের স্ল্যাবগুলোতে অক্সিডেশন সংক্রান্ত ত্রুটিগুলো গঠন রোধ করতে সাহায্য করে। এই বিশাল আয়তনের চাহিদা এবং কঠোর বিশেষকরণের কারণে, সমস্ত গ্যাস বাল্ক আকারে সরবরাহ করা ব্যবহারিকভাবে সম্ভব হয় না। তাই অধিকাংশ সুবিধাই সাইটে গ্যাস উৎপাদন ব্যবস্থা স্থাপন করে। বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট (ASUs)। এই সিস্টেমগুলি চালকদের উৎপাদিত গ্যাসের পরিমাণ, চাপ এবং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণভাবে এর বিশুদ্ধতা নিয়ন্ত্রণের তাত্ক্ষণিক সুযোগ প্রদান করে। এই ধরনের নমনীয়তা তাদেরকে দিন প্রতি উৎপাদন লাইন যা কিছু নির্দেশ করে, তার সাথে ঠিক মিলিয়ে নিজস্ব গ্যাসের চাহিদা পূরণ করতে সক্ষম করে।

ক্রায়োজেনিক ASUs এবং বাল্ক গ্যাস ডেলিভারির অর্থনৈতিক ও নির্ভরযোগ্যতা সুবিধা

ক্রায়োজেনিক বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলি বাহ্যিক সরবরাহকারীদের কাছ থেকে গ্যাস সংগ্রহ করার তুলনায় কিছু গুরুত্বপূর্ণ দীর্ঘমেয়াদী সুবিধা প্রদান করে। যখন কোম্পানিগুলি গ্যাসগুলি স্থানেই উৎপাদন করে, তখন ক্রায়োজেনিক উপকরণগুলি স্থানান্তরের সাথে জড়িত সমস্ত অতিরিক্ত খরচ কমিয়ে আনে, এবং এর ফলে বিশেষ হ্যান্ডলিং বা ভাণ্ডারের সুবিধা আর প্রয়োজন হয় না। আর স্বীকার করুন, কেউই চায় না যে তাদের কার্যক্রমগুলি সরবরাহ শৃঙ্খলের সমস্যার কারণে জামাকৃত হয়ে যায়। যেসব সুবিধাগুলি প্রতিদিন ২,০০০ টনের বেশি অক্সিজেনের প্রয়োজন হয়, তারা সাধারণত ক্রায়োজেনিক এএসইউ-তে বিনিয়োগ করলে বিশাল সুবিধা পায়। গবেষণায় দেখা গেছে যে, এই প্লান্টগুলি বাল্ক ডেলিভারির উপর নির্ভর করার পরিবর্তে দশ বছরে গ্যাস ব্যয়ে ৪০ থেকে ৬০ শতাংশ সাশ্রয় করতে পারে। কিছু আধুনিক সিস্টেম কম্প্রেশন প্রক্রিয়ায় তাপ পুনরুদ্ধারের মতো পদ্ধতির মাধ্যমে শক্তি পুনরুদ্ধার করে, যা মোট বিদ্যুৎ ব্যবহার প্রায় ১৫% কমিয়ে দেয়। কিন্তু যা সবচেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ, তা হলো প্রয়োজনীয় স্থানে নির্ভরযোগ্য গ্যাস সরবরাহ নিশ্চিত করা। এভাবে একীভূত প্লান্টগুলি ভগ্ন হওয়ার মতো বিপর্যয়কর ব্লাস্ট ফার্নেস বন্ধের ঝুঁকি এড়ায়, যা প্রতি ঘণ্টা বন্ধ থাকলে মিলিয়ন ডলার খরচ করতে পারে।

বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটের কোর ইস্পাত উৎপাদন অ্যাপ্লিকেশন

ব্লাস্ট ফার্নেসে অক্সিজেন সমৃদ্ধিকরণ: উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধি এবং কোক ভোগ হ্রাস

আজকের ব্লাস্ট ফার্নেসগুলি সাধারণত প্রায় ২৫ থেকে ৩০ শতাংশ O₂ ঘনত্বের অক্সিজেন-সমৃদ্ধ বাতাস ব্লাস্ট করে, যা ফার্নেসের ভিতরে কোক দহনের হারকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। এর ফলাফল কী? গরম ধাতু উৎপাদন ১৫ থেকে ২৫ শতাংশ বৃদ্ধি পায়, কিন্তু একই সময়ে প্রতি টন উৎপাদিত লোহার জন্য প্রায় ২০০ থেকে ৩০০ কিলোগ্রাম কম কোক প্রয়োজন হয়। এর অর্থ হলো ফার্নেস চালানোর খরচ কমে যায় এবং প্রতি টন লোহা উৎপাদনে কার্বন ডাইঅক্সাইড নিঃসরণও কমে যায়। যখন কোম্পানিগুলি নিজস্ব এয়ার সেপারেশন ইউনিটগুলি সাইটে স্থাপন করে, তখন তারা এই অক্সিজেন সমৃদ্ধকরণ প্রক্রিয়ার উপর আরও ভালো নিয়ন্ত্রণ লাভ করে। এই সিস্টেমগুলি ২২০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তীব্র শিখাগুলিকে স্থিতিশীলভাবে জ্বালিয়ে রাখে, যাতে তাপমাত্রা পরিবর্তনজনিত সমস্যা দেখা না যায়। উন্নত তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ স্ল্যাগের সুষ্ঠু প্রবাহ নিশ্চিত করে এবং ফার্নেসের লাইনিং উপকরণের ক্ষয়ক্ষতি কমায়। আমেরিকান আয়রন অ্যান্ড স্টিল ইনস্টিটিউটের মতো সংস্থার শিল্প বিশেষজ্ঞরা তাদের কার্যক্রম নির্দেশিকায় এই সুবিধাগুলি উল্লেখ করেছেন, যা দেখিয়েছে যে কেন অনেক ইস্পাত নির্মাতা এই পরিবর্তনটি করছেন।

বেসিক অক্সিজেন ফার্নেস (BOF) অক্সিজেন ব্লোয়িং: ৯৯.৫% বিশুদ্ধতার সাথে নির্ভুল নিয়ন্ত্রণ

BOF ইস্পাত উৎপাদন প্রক্রিয়ায় সুসঙ্গত ও কার্যকর ডিকার্বোনাইজেশন ফলাফল পেতে সাধারণত ৯৯.৫% এর উপরে খুব বিশুদ্ধ অক্সিজেনের প্রয়োজন হয়। নাইট্রোজেন বা আর্দ্রতা সহ ক্ষুদ্র পরিমাণ অশুদ্ধি অপ্রত্যাশিত জারণ বিক্রিয়া সৃষ্টি করতে পারে, যা আসলে উৎপাদন হার কমিয়ে দেয় এবং পৃষ্ঠের গুণগত মানকে নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত করে। ক্রায়োজেনিক বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলি বিশেষভাবে নকশা করা ল্যান্সের মাধ্যমে প্রায় ১২ থেকে ১৫ বার চাপে এই উচ্চ বিশুদ্ধতার অক্সিজেন সরবরাহ করে। এই ল্যান্সগুলি অপারেটরদের ব্লো প্যাটার্ন এবং অবস্থান নিয়ন্ত্রণে অনেক বেশি নির্ভুলতা প্রদান করে। উন্নত নির্ভুলতা নিম্ন বিশুদ্ধতার অক্সিজেন ব্যবহারের তুলনায় আকস্মিক লৌহ জারণ ক্ষতি প্রায় ৩ থেকে ৫ শতাংশ কমিয়ে দেয়। যখন গাড়ির উপাদান বা পাইপলাইন উপকরণের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য কঠোর রাসায়নিক প্রয়োজনীয়তা পূরণকারী ইস্পাত উৎপাদন করা হয়—যেখানে সুসঙ্গতি চরম গুরুত্বপূর্ণ—তখন এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

অবিরত ঢালাই এবং দ্বিতীয়ক ধাতুবিদ্যা জন্য আর্গন: অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা (৯৯.৯৯৯%) গ্যাসের মাধ্যমে অন্তর্ভুক্তি নিয়ন্ত্রণ

ল্যাডল ধাতুবিদ্যা এবং অবিরত ঢালাই কার্যক্রমের জন্য ৯৯.৯৯৯% এর উপরে অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতার আর্গন গ্যাস ছাড়া কোনওভাবেই চলে না। এই গ্যাসটি গলিত ইস্পাতে ইনজেক্ট করা হলে অবাঞ্ছিত হাইড্রোজেন ও নাইট্রোজেন সামগ্রী অপসারণে সহায়তা করে। একইসাথে, এটি অ্যালুমিনা ও সিলিকেটের মতো অধাতব অন্তর্ভুক্তিগুলিকে ঊর্ধ্বমুখীভাবে ঠেলে দেয়, যাতে সেগুলি স্ল্যাগ স্তরে আটকে যায়। সংখ্যাগুলিও গুরুত্বপূর্ণ। মোট অশুদ্ধি ১০ পার্টস পার মিলিয়ন (ppm) এর নিচে রাখা সমস্ত পার্থক্য তৈরি করে। স্টেইনলেস স্টিল এবং বৈদ্যুতিক মানের ইস্পাত উভয় ক্ষেত্রেই নাইট্রোজেনের এমন ক্ষুদ্র পরিমাণও অপ্রীতিকর সাবসারফেস ব্লিস্টারের কারণ হতে পারে। যেসব কারখানা বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট থেকে আর্গন ব্যবহার শুরু করেছে, তাদের উল্লেখযোগ্য উন্নতি দেখা যাচ্ছে। কিছু কারখানা তাদের চূড়ান্ত স্ল্যাব ও বিলেটগুলিতে অন্তর্ভুক্তি সংক্রান্ত প্রত্যাখ্যান ৪০% এর বেশি কমিয়েছে বলে জানিয়েছে। এই ফলাফলগুলি আন্তর্জাতিক আয়রন ও স্টিল ইনস্টিটিউটের সাম্প্রতিক ২০২৩ সালের গুণগত মান বেঞ্চমার্কিং অধ্যয়নে প্রাপ্ত ফলাফলের সঙ্গে মিলে যায়।

ইস্পাত কারখানায় বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলির জন্য শক্তি দক্ষতা এবং সিস্টেম একীকরণের চ্যালেঞ্জগুলি

প্রধান শক্তি ক্ষয়ের উৎস: প্রধান বায়ু কম্প্রেসরের এক্সার্জি ধ্বংস এবং তাপ পুনরুদ্ধারের সুযোগ

বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলি, যা সাধারণত ASU নামে পরিচিত, ইস্পাত কারখানায় একীভূত হলে শক্তি দক্ষতা সংক্রান্ত সমস্যার সম্মুখীন হয়। এই সমস্যার একটি বড় অংশ এই সিস্টেমগুলির মৌলিক স্তরে কাজ করার পদ্ধতির সাথে জড়িত, যেখানে নির্দিষ্ট অংশগুলি অপরিহার্য তাপগতীয় ক্ষতির কারণে দক্ষতা হারায়। উদাহরণস্বরূপ, প্রধান বায়ু কম্প্রেসরটি ASU-এর ব্যবহৃত মোট বিদ্যুৎ শক্তির প্রায় ৪০% গ্রহণ করে। আরও ঘনিষ্ঠভাবে পর্যবেক্ষণ করলে দেখা যায়, এই নষ্ট শক্তির অধিকাংশই কম্প্রেশন প্রক্রিয়া থেকে উদ্ভূত হয়, যেখানে মূল্যবান শক্তি তাপ হিসাবে হারিয়ে যায়। এর পরে যা ঘটে তা খুবই অপচয়কর। সিস্টেমটি ১৫০ থেকে ৩০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় উচ্চ তাপমাত্রার বর্জ্য তাপ উৎপন্ন করে, কিন্তু অধিকাংশ সুবিধা এই তাপটি কোনো উপযোগী কাজে লাগানো না করে এটিকে বায়ুমণ্ডলে ছেড়ে দেয়। কিছু স্মার্ট কোম্পানি এখন এই বর্জ্য তাপ থেকে জৈব র‍্যাঙ্কিন চক্র বা নিম্ন চাপের স্টিম উৎপাদনের মতো তাপ পুনরুদ্ধার সমাধান স্থাপন করছে। এই পদ্ধতিগুলি সমগ্র কারখানায় হারানো তাপীয় শক্তির প্রায় দুই তৃতীয়াংশ পুনরুদ্ধার করতে পারে। এটি শুধুমাত্র অক্সিজেন উৎপাদনকে প্রায় ২০% কম শক্তি-ঘনীভূত করে না, বরং শীতলীকরণ জলের প্রয়োজনীয়তাও উল্লেখযোগ্যভাবে কমিয়ে দেয়। তবে এই সিস্টেমগুলিকে সঠিকভাবে কাজ করানো এখনও চ্যালেঞ্জিং ব্যাপার হয়ে রয়েছে। নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমগুলির সূক্ষ্ম সমন্বয় প্রয়োজন যাতে ASU ইস্পাত উৎপাদন প্রক্রিয়ায় পরিবর্তনশীল চাহিদা অনুযায়ী তার আউটপুট সামঞ্জস্য করতে পারে। বিশেষ করে যখন ব্লাস্ট ফার্নেসগুলি ক্যাম্পেইন পরিবর্তন করে বা কাস্টারগুলি পরিবর্তন করা হয়, তখন চাপের এমন ছোটখাটো ওঠানামা পূর্ণ উৎপাদন চক্রকে বিঘ্নিত করে দিতে পারে।

FAQ

ইস্পাত কারখানাগুলিকে অত্যন্ত উচ্চ-বিশুদ্ধির গ্যাসের প্রয়োজন হয় কেন?

ইস্পাত উৎপাদনে নির্ভুলতা এবং মান নিয়ন্ত্রণের জন্য ইস্পাত কারখানাগুলিকে উচ্চ-বিশুদ্ধির গ্যাসের প্রয়োজন হয়। উচ্চ-বিশুদ্ধির অক্সিজেন, নাইট্রোজেন এবং আর্গন অপ্টিমাল দহন, কার্যকর স্ল্যাগ ব্যবস্থাপনা এবং ইস্পাত স্ল্যাবে জারণজনিত ত্রুটি প্রতিরোধ নিশ্চিত করে।

বাল্ক গ্যাস ডেলিভারির তুলনায় ক্রায়োজেনিক এএসইউগুলির কী সুবিধা রয়েছে?

ক্রায়োজেনিক এএসইউগুলি বিশ্বস্ততা এবং খরচ-দক্ষতা প্রদান করে। সুবিধাগুলি পরিবহন ও সঞ্চয় ব্যয় থেকে সাশ্রয় করে এবং সরবরাহ শৃঙ্খলের বিঘ্ন এড়ায়। এএসইউগুলি শক্তি সাশ্রয় এবং ধ্রুব উচ্চ-বিশুদ্ধির গ্যাস সরবরাহও করে।

আর্গন কিভাবে অবিরত ঢালাই অপারেশনগুলিকে উন্নত করে?

অতি উচ্চ-বিশুদ্ধির আর্গন গলিত ইস্পাতে অশুদ্ধি এবং অ-ধাতব অন্তর্ভুক্তিগুলি হ্রাস করে, এই অন্তর্ভুক্তিগুলিকে স্ল্যাগ স্তরের মধ্যে ঠেলে দেয় এবং ইস্পাতের মান বজায় রাখতে সাহায্য করে। এটি প্রত্যাখ্যানের হার হ্রাস করে এবং উৎপাদনের ধারাবাহিকতা উন্নত করে।

এএসইউগুলি কী ধরনের শক্তি দক্ষতা চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়?

বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট তাপগতিবিদ্যাগত ক্ষতির কারণে, বিশেষ করে প্রধান বায়ু কম্প্রেসরে, মুখোমুখি হয় শক্তি দক্ষতা সংক্রান্ত চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। শক্তি অপচয় কমাতে এবং চিন্তার সামগ্রিক দক্ষতা উন্নত করতে তাপ পুনরুদ্ধার সমাধানগুলি ব্যবহার করা হচ্ছে।