इस्पात उद्योगाच्या अनुप्रयोगांसाठी हवा विभाजन एकक

एकत्रित इस्पात कारखाने ऑन-साइटवर का अवलंबून असतात वायू पृथक्करण यंत्रे

कार्यपद्धतीच्या मागणीचे घटक: मोठ्या प्रमाणातील, उच्च-शुद्धतेच्या ऑक्सिजन, नायट्रोजन आणि आर्गॉनची आवश्यकता

स्टील मिल्सना उद्योगातील वायूंच्या मोठ्या प्रमाणात गरज असते, ज्यांची शुद्धता खूप कडक मानकांनुसार असावी. उदाहरणार्थ, एक मोठी ब्लास्ट फर्नेस तासाला ३०० टनांहून अधिक ऑक्सिजन वापरू शकते. बेसिक ऑक्सिजन फर्नेस पद्धतीसाठी चांगल्या दहन परिणामांसाठी आणि स्लॅगचे योग्य प्रकारे नियमन करण्यासाठी कमीत कमी ९९.५% शुद्ध ऑक्सिजनची आवश्यकता असते. सतत ढाळण (कॉन्टिन्यूअस कास्टिंग) कार्यक्रमांसाठी, नायट्रोजन फ्लशिंग प्रक्रिया करताना त्यांना ९९.९९९% पेक्षा जास्त शुद्धतेची आर्गॉन गॅसची आवश्यकता असते. हे स्टीलच्या पट्ट्यांमध्ये ऑक्सिडेशन दोष तयार होण्यापासून रोखण्यास मदत करते. या विशाल प्रमाणाच्या गरजा आणि कठोर तांत्रिक आवश्यकतांच्या पार्श्वभूमीवर, सर्व गॅस बल्कमध्ये पुरवठा करणे हे व्यावहारिकदृष्ट्या शक्य नाही. त्यामुळे बहुतेक सुविधांमध्ये त्यांच्या स्थानावरच गॅस उत्पादनाची सुविधा बसवली जाते. वायू पृथक्करण यंत्रे (ASUs). ही प्रणाली विद्युत केंद्राच्या कर्मचाऱ्यांना त्यांनी उत्पादित करायच्या वायूच्या प्रमाणावर, त्याच्या दाबावर आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे त्याच्या शुद्धतेवर तात्काळ नियंत्रण देते. ही लवचिकता त्यांना दररोजच्या उत्पादन ओळीकडून येणाऱ्या आवश्यकतांनुसार वायूच्या गरजा अगदी अचूकपणे पूर्ण करण्यास सक्षम करते.

क्रायोजेनिक ASUs विरुद्ध बल्क वायू डिलिव्हरीचे आर्थिक आणि विश्वसनीयता फायदे

क्रायोजेनिक वायू पृथक्करण युनिट्स बाहेरच्या पुरवठादारांकडून वायू मिळवण्याच्या तुलनेत काही महत्त्वाचे दीर्घकालीन फायदे देतात. जेव्हा कंपन्या वायू आपल्या स्थानावरच उत्पादित करतात, तेव्हा त्यांना क्रायोजेनिक सामग्रीच्या वाहतुकीशी संबंधित सर्व अतिरिक्त खर्चात कपात होते, तसेच आता विशेष हाताळणी किंवा संग्रहण सुविधांची गरज राहत नाही. आणि ते स्वीकारावे लागेल की, कोणालाही आपल्या कार्यक्रमांना पुरवठा साखळीच्या समस्यांमुळे घेऊन जायचे आवडत नाही. ज्या सुविधांना दररोज २,००० टनांपेक्षा जास्त ऑक्सिजनची गरज असते, त्यांना सामान्यतः क्रायोजेनिक एएसयूमध्ये गुंतवणूक करणे खूपच फायदेशीर ठरते. अभ्यासांनुसार, ह्या विद्युत केंद्रांमुळे बल्क डिलिव्हरींवर अवलंबून राहण्याऐवजी दहा वर्षांत वायू खर्चात ४० ते ६० टक्के बचत होऊ शकते. काही नवीन प्रणालींमध्ये दबाव वाढवण्याच्या प्रक्रियेतील उष्णता पुनर्प्राप्तीसारख्या गोष्टींद्वारे ऊर्जा पुनर्प्राप्त केली जाते, ज्यामुळे एकूण विद्युत वापरात अंदाजे १५% कमतरता होते. परंतु जे सर्वात महत्त्वाचे आहे, ते म्हणजे आवश्यक त्या ठिकाणी विश्वसनीय वायू पुरवठा होणे. अशा प्रकारे एकत्रित केलेल्या कारखान्यांमध्ये तीव्र भट्टींच्या अचानक बंद होण्याच्या घटना टाळल्या जातात, ज्यामुळे त्यांच्या ऑफलाइन असलेल्या प्रत्येक तासासाठी लाखो रुपयांचा नुकसान होऊ शकतो.

वायु पृथक्करण एककांचे कोर स्टीलमेकिंग अनुप्रयोग

ब्लास्ट फर्नेस ऑक्सिजन समृद्धीकरण: उत्पादकता वाढवणे आणि कोकचा वापर कमी करणे

आजच्या ब्लास्ट फर्नेसमध्ये सामान्यतः वायूमध्ये ऑक्सिजनची संपृक्तता २५ ते ३० टक्के O₂ पर्यंत वाढवली जाते, ज्यामुळे फर्नेसमध्ये कोकचे जळण खूपच वाढते. याचा परिणाम काय? तापलेल्या धातूचे उत्पादन १५ ते २५ टक्क्यांनी वाढते, परंतु एकाच वेळी प्रत्येक टन उत्पादित धातूसाठी त्यांना अंदाजे २०० ते ३०० किलोग्रॅम कमी कोकची आवश्यकता असते. यामुळे फर्नेस चालविण्याचा खर्च कमी होतो आणि प्रत्येक टन लोह तयार करताना कार्बन डायऑक्साइडचे उत्सर्जन कमी होते. जेव्हा कंपन्या आपल्या स्थानावरच वायू पृथक्करण यंत्रणा (ASU) स्थापित करतात, तेव्हा त्यांना या ऑक्सिजन संपृक्तीकरण प्रक्रियेवर चांगले नियंत्रण मिळते. ही प्रणाली २२०० डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमानावर तीव्र ज्वाळा स्थिरपणे जळवून ठेवते, तापमानातील चढ-उतारामुळे होणाऱ्या समस्यांपासून टाळते. चांगले तापमान नियंत्रण यामुळे धातूचा द्रव अधिक सुरळीत प्रवाहित होतो आणि फर्नेसच्या आतील आवरणाच्या साहित्यावर कमी घिसाड होते. अमेरिकन आयर्न अँड स्टील इन्स्टिट्यूट (AISI) सारख्या संस्थांच्या उद्योग तज्ञांनी आपल्या कार्यकारी मार्गदर्शक तत्त्वांमध्ये या फायद्यांचा उल्लेख केला आहे, ज्यामुळे अनेक स्टील निर्मात्यांनी हा बदल करण्याचा निर्णय घेतला आहे.

बेसिक ऑक्सिजन फर्नेस (BOF) ऑक्सिजन ब्लोइंग: ९९.५% शुद्धतेसह अचूक नियंत्रण

BOF स्टील निर्मिती प्रक्रियेसाठी सुसंगत आणि प्रभावी डीकार्बोनायझेशन परिणाम मिळविण्यासाठी अत्यंत शुद्ध ऑक्सिजनची, सामान्यतः ९९.५% पेक्षा जास्त, गरज असते. नायट्रोजन किंवा आर्द्रता सारख्या लहान प्रमाणातील अशुद्धींमुळे अप्रत्याशित ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया होऊ शकतात, ज्यामुळे उत्पादनाचे प्रमाण कमी होते आणि पृष्ठभागाची गुणवत्ता नको त्या प्रकारे प्रभावित होते. क्रायोजेनिक वायू विभाजन युनिट्स या उच्च शुद्धतेच्या ऑक्सिजनची पुरवठा १२ ते १५ बार दाबावर विशेषतः डिझाइन केलेल्या लँसेद्वारे करतात. ह्या लँसेमुळे ऑपरेटर्स ब्लो पॅटर्न आणि स्थान यांचे अधिक अचूक नियंत्रण करू शकतात. या सुधारित अचूकतेमुळे कमी शुद्धतेच्या ऑक्सिजनच्या तुलनेत अप्रयोजित लोह ऑक्सिडेशन नुकसानात अंदाजे ३ ते ५ टक्के कमी करता येते. हे खूप महत्त्वाचे आहे, जेव्हा ऑटोमोटिव घटक आणि पाईपलाइन साहित्य सारख्या अनुप्रयोगांसाठी रासायनिक आवश्यकता अत्यंत कडक असलेल्या स्टीलची निर्मिती करावी लागते, जिथे सुसंगतता पूर्णपणे आवश्यक असते.

सतत ढाळणे आणि दुय्यम धातुविज्ञानासाठी आर्गॉन: अत्यंत उच्च-शुद्धता (९९.९९९%) वायूद्वारे समावेश नियंत्रण

लॅडल धातुविज्ञान आणि सतत ढोलण्याच्या क्रियाकलापांसाठी, ९९.९९९% पेक्षा जास्त शुद्धतेची अत्यंत उच्च शुद्धतेची आर्गॉन वायू अत्यावश्यक आहे. ही वायू वितळलेल्या स्टीलमध्ये इंजेक्ट करण्यामुळे अनावश्यक हायड्रोजन आणि नायट्रोजनचे प्रमाण कमी होते. एकाच वेळी, ती अप्रिय अधातू अंतर्गत घटक जसे की अॅल्युमिना आणि सिलिकेट्स वरच्या दिशेने ढकलते, जिथे ते स्लॅग परतव्याच्या परतव्यात अडकतात. संख्याही महत्त्वाच्या आहेत. एकूण अशुद्धी १० पार्ट्स प्रति मिलियन (ppm) खाली ठेवणे हे सर्व काही बदलून टाकते. नायट्रोजनची अत्यंत लहान प्रमाणही स्टेनलेस स्टील आणि विद्युत श्रेणीच्या स्टीलमध्ये त्वचेखालील फुगे (सबसरफेस ब्लिस्टर्स) निर्माण करू शकते. वायू विभाजन यंत्रांमधून मिळणाऱ्या आर्गॉनवर बदल करणाऱ्या कारखान्यांना उल्लेखनीय सुधारणा दिसतात. काही कारखान्यांनी त्यांच्या अंतिम स्लॅब्स आणि बिलेट्समध्ये अंतर्गत घटकांशी संबंधित नाकारलेल्या उत्पादनांचे प्रमाण ४०% पेक्षा जास्त कमी केल्याची नोंद केली आहे. हे निष्कर्ष आंतरराष्ट्रीय लोह आणि स्टील संस्थेने त्यांच्या नुकत्याच्या २०२३ गुणवत्ता बेंचमार्किंग अभ्यासात शोधलेल्या निष्कर्षांशी जुळतात.

इस्पात कारखान्यांमधील वायू पृथक्करण युनिट्ससाठी ऊर्जा कार्यक्षमता आणि प्रणाली संवेगाच्या आव्हानांचा विचार

मुख्य ऊर्जा नुकसानाचे स्रोत: मुख्य वायू कंप्रेसरचा एक्सर्जी विनाश आणि उष्णता पुनर्प्राप्तीच्या संधी

वायू विभाजन एकके, सामान्यतः ASU म्हणून ओळखली जातात, लोह आणि पोलाद कारखान्यांमध्ये एकत्रित केल्यावर ऊर्जा कार्यक्षमतेच्या समस्यांशी झगडतात. समस्येचा मोठा भाग हा त्यांच्या मूलभूत कार्यपद्धतीशी संबंधित आहे, ज्यामध्ये काही घटकांची कार्यक्षमता टाळता येणाऱ्या थर्मोडायनॅमिक नुकसानामुळे कमी होते. उदाहरणार्थ, मुख्य वायू संकुचन यंत्र (कंप्रेसर) — ते ASU द्वारे वापरल्या जाणाऱ्या एकूण विद्युत ऊर्जेच्या सुमारे ४०% खाते. जेव्हा आपण अधिक लक्षात घेतो, तेव्हा ही वाया जाणारी ऊर्जा मुख्यत्वे संकुचन प्रक्रियेमुळे निर्माण होते, जिथे मौल्यवान ऊर्जा उष्णतेच्या रूपात नष्ट होते. त्यानंतर जे होते ते देखील फारच वाया जाणारे आहे. प्रणाली १५० ते ३०० डिग्री सेल्सिअस दरम्यान उच्च तापमानाची उष्णता निर्माण करते, परंतु बहुतेक सुविधांमध्ये ही उष्णता वातावरणात निर्मुक्त केली जाते, तिचा उपयोग करण्याऐवजी. काही प्रगत कंपन्या आता ही उष्णता पुनर्प्राप्त करण्यासाठी ऑर्गॅनिक रॅंकाइन सायकल्स सारख्या उष्णता पुनर्प्राप्ती उपायांची किंवा या व्यर्थ उष्णतेपासून कमी दाबाचा वाफ निर्माण करण्याची स्थापना करत आहेत. ह्या पद्धतींमुळे संपूर्ण कारखान्यातील हरवलेल्या तापीय ऊर्जेच्या सुमारे दोन-तिहाई भागाची पुनर्प्राप्ती शक्य होऊ शकते. हे केवळ ऑक्सिजन उत्पादनाला अंदाजे २०% कमी ऊर्जा-गहन बनवत नाही, तर थंड करण्यासाठी लागणाऱ्या पाण्याच्या गरजा देखील मोठ्या प्रमाणात कमी करते. तथापि, ह्या प्रणालींना योग्यरित्या कार्यरत करणे अजूनही आव्हानात्मक आहे. नियंत्रण प्रणालींचे सूक्ष्म समन्वय करणे आवश्यक आहे, जेणेकरून ASU लोह उत्पादन प्रक्रियेतील बदलत्या मागणीनुसार आपले उत्पादन अनुकूलित करू शकेल. विशेषतः जेव्हा ब्लास्ट फर्नेसेस मध्ये अभियाने बदलली जातात किंवा कास्टर्स बदलले जातात, तेव्हा दाबात अगदी लहान उतार-चढाव देखील संपूर्ण उत्पादन प्रक्रिया बिघडवू शकतात.

सामान्य प्रश्न

इस्पात कारखान्यांना अत्यंत उच्च-शुद्धतेच्या वायूंची गरज का असते?

इस्पात कारखान्यांना उत्पादनात अचूकता आणि गुणवत्ता नियंत्रणासाठी उच्च-शुद्धतेचे वायू आवश्यक असतात. उच्च-शुद्धतेचा ऑक्सिजन, नायट्रोजन आणि आर्गॉन हे इष्टतम दहन, प्रभावी स्लॅग व्यवस्थापन आणि इस्पातच्या पट्ट्यांमध्ये ऑक्सिडेशन दोषांचे टाळणे यासाठी आवश्यक आहेत.

क्रायोजेनिक एएसयूंची बल्क वायू डिलिव्हरीवर काय फायदे आहेत?

क्रायोजेनिक एएसयूंमुळे विश्वसनीयता आणि खर्चाची कार्यक्षमता प्राप्त होते. सुविधांना वाहतूक आणि साठवणूक खर्चात बचत होते, तसेच पुरवठा साखळीतील विसंगती टाळल्या जातात. एएसयूंमुळे ऊर्जा बचत आणि सतत उच्च-शुद्धतेचे वायू पुरवठा देखील मिळतो.

आर्गॉन सातत्याने ओतण्याच्या क्रियाकलापांमध्ये कसे सुधारणा करतो?

अत्यंत उच्च-शुद्धतेचा आर्गॉन वितळलेल्या इस्पातातील अशुद्धता आणि अधातू अंतर्गत समाविष्टी (non-metallic inclusions) कमी करतो, या अंतर्गत समाविष्टींना स्लॅग परतवतो आणि इस्पाताची गुणवत्ता राखतो. यामुळे नाकारलेल्या उत्पादनांचे प्रमाण कमी होते आणि उत्पादनाची सातत्यता सुधारते.

एएसयूंना कोणत्या ऊर्जा कार्यक्षमता संबंधित आव्हानांना सामोरे जावे लागते?

वायू पृथक्करण यंत्रे थर्मोडायनॅमिक नुकसानामुळे, विशेषत: मुख्य वायू संपीडकामध्ये, त्यांना ऊर्जा कार्यक्षमतेच्या आव्हानांना सामोरे जावे लागते. ऊर्जा व्यर्थ जाण्याचे प्रमाण कमी करण्यासाठी आणि एकूण संयंत्र कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी उष्णता पुनर्प्राप्तीच्या उपायांचा वापर केला जात आहे.