بلیسٹ فرنیس میں آکسیجن کا اضافہ

جدید سٹیل بنانے میں آکسیجن کا فائدہ

بلیسٹ فرنیس کے ذریعے لوہے کی تیاری صدیوں سے بنیادی طور پر تبدیل نہیں ہوئی۔ کوک، لوہے کا اورے، اور فلوکس اوپر سے داخل ہوتے ہیں؛ پگھلے ہوئے لوہا اور سلاگ نیچے سے نکلتے ہیں؛ گرم ہوا ٹوئیرز کے ذریعے اندر دھکیلی جاتی ہے۔ لیکن تفصیلات قابلِ ذکر طور پر ترقی کر چکی ہیں، اور گزشتہ پچاس سالوں میں آکسیجن کا امیریت ان میں سب سے اثرانداز تبدیلیوں میں سے ایک ہے۔

بلیسٹ فرنیس کے بلیسٹ میں آکسی جن کا داخل کرنا—جس سے احتراق کی ہوا میں آکسی جن کی مقدار 21 فیصد سے بڑھا کر 25 فیصد یا اس سے زیادہ کر دی جاتی ہے—فرنیس کے حرارتی اور کیمیائی رویے کو تبدیل کر دیتا ہے۔ فوری اثر زیادہ شعلہ کا درجہ حرارت ہوتا ہے، جو لوہے کے آکسائیڈ کو دھاتی لوہے میں تبدیل کرنے والی کمی کی ردعمل کو تیز کرتا ہے۔ ثانوی اثرات میں پیداوار میں اضافہ، کوک کے استعمال میں کمی، اور فی ٹن لوہے کی پیداوار پر کم کاربن ڈائی آکسائیڈ اخراج شامل ہیں۔

آکسی جن فرنیس کی حرارتیات کو کیسے تبدیل کرتا ہے

حساب کتاب سیدھا سادہ ہے لیکن اس کے نتائج گہرے ہیں۔ ہوا میں تقریباً 79 فیصد نائٹروجن ہوتی ہے، جو فرنیس سے بغیر کسی ردعمل میں حصہ لیے گزر جاتی ہے۔ وہ نائٹروجن حرارت کو جذب کرتی ہے—ایسی حرارت جو ورنہ لوہے کے اور کو کم کرنے کے لیے استعمال ہو سکتی تھی۔ جب آکسی جن، بلیسٹ میں نائٹروجن کی جگہ لیتی ہے، تو غیر فعال گیس کو گرم کرنے پر کم حرارت ضائع ہوتی ہے۔ شعلہ کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے، اور فرنیس وہی کوک کی شرح پر زیادہ اور پروسیس کر سکتا ہے۔

ہر 1 فیصد آکسیجن کے اضافے کے ساتھ، شعلے کا درجہ حرارت تقریباً 50° سیلیئس کے برابر بڑھ جاتا ہے۔ جب آکسیجن کی مقدار 25 فیصد ہوتی ہے تو شعلے کا درجہ حرارت تقریباً 2,200° سیلیئس تک پہنچ جاتا ہے، جو کہ 21 فیصد کے مقابلے میں تقریباً 2,000° سیلیئس ہوتا ہے۔ اس زیادہ گرم شعلے کی وجہ سے کئی آپریشنل بہتریاں حاصل ہوتی ہیں: پاؤڈر کیے ہوئے کوئلے کی زیادہ درجہ حرارت پر داخلہ شرح، کوک کے استعمال میں کمی، اور پیداوار کی رفتار میں اضافہ۔

اس کا نتیجہ یہ ہوتا ہے کہ آکسیجن کا اضافہ بھٹی کو خلل کے لحاظ سے زیادہ حساس بنا دیتا ہے۔ ایک بھٹی جو 25 فیصد آکسیجن پر چل رہی ہو، اس کی حرارتی لچک 21 فیصد پر چلنے والی بھٹی کے مقابلے میں کم ہوتی ہے۔ مستحکم عمل کو برقرار رکھنے کے لیے آپریٹرز کو بوجھ کی تقسیم، دمک کی حرارت اور نمی کے مواد پر سخت کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔

پیداواری صلاحیت میں اضافہ: ڈیٹا کیا بتاتا ہے

آکسیجن کے امیر ہونے کا پیداواریت پر اثر بہت اچھی طرح سے دستاویزی شکل میں موجود ہے۔ ایکٹو سٹیل مِلز کے صنعتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ آکسیجن کے امیر ہونے میں ہر 1 فیصد اضافہ، جب تک کہ بلیسٹ درجہ حرارت مستحکم رہے اور لوڈ کی معیاری سطح مسلسل برقرار رہے، تقریباً 3 سے 4 فیصد تک پیداواری شرح میں اضافہ کرتا ہے۔ 25 فیصد آکسیجن کی سطح پر، قدرتی ہوا کے مقابلے میں پیداواریت میں 12 سے 16 فیصد تک کا فائدہ حاصل ہوتا ہے۔

کوک کی شرح میں کمی خاص طور پر قیمتی ہے۔ کوک بلیسٹ فرنیس کے عمل میں سب سے مہنگی خام مال ہے، اور اس کی پیداوار سے قابلِ ذکر CO₂ کے اخراجات پیدا ہوتے ہیں۔ ایک 2 ملین ٹن سالانہ سٹیل پلانٹ میں کوک کی مصرف میں 5 فیصد کمی لاگو کرنے سے سالانہ تقریباً 5 ملین امریکی ڈالر کی کوک کی لاگت میں بچت ہوتی ہے اور کاربن کے نشان کو بھی مناسب طریقے سے کم کیا جاتا ہے۔

حقیقی دنیا کا اطلاق: اُتری چین کا اِنٹیگریٹڈ مِل

اُتری چین میں ایک بڑا اِنٹیگریٹڈ سٹیل مِل نے 18 ماہ کی مدت میں مرحلہ وار آکسیجن کے امیریکریشن کا منصوبہ لاگو کیا۔ اس سہولت کے پاس پہلے سے ہی دوسرے عملوں کے لیے آکسیجن تیار کرنے والی ایک ایئر سیپریشن یونٹ موجود تھی، لیکن اس سے پہلے بلیسٹ فرنیس کے بلیسٹ میں آکسیجن داخل نہیں کی جاتی تھی۔ اس منصوبے میں ٹوئیر لیول پر آکسیجن ان جیکشن لانسز لگانا، اضافی آکسیجن کے بہاؤ کو سنبھالنے کے لیے کنٹرول سسٹم کو اپ گریڈ کرنا، اور آپریٹرز کو نئے آپریٹنگ پیرامیٹرز پر تربیت دینا شامل تھا۔

نتائج پہلے ہی تین ماہ کے اندر قابلِ پیمائش تھے۔ آکسیجن کے امیریکریشن کو 24.5 فیصد تک بڑھانے سے پیداوار 11 فیصد بڑھ گئی، جبکہ کوک کی شرح 7 فیصد کم ہو گئی۔ مِل نے یہ فائدے بڑے درجے کے سرمایہ کاری کے بغیر حاصل کیے—آکسیجن پہلے ہی تیار کی جا رہی تھی، اور بلیسٹ فرنیس میں کی گئی تبدیلیاں نسبتاً معمولی تھیں۔ واپسی کا دورانیہ، جو آکسیجن کی تیاری اور ان جیکشن کے اخراجات کے مقابلے میں کوک کی بچت اور بڑھی ہوئی پیداوار کی قیمت کی بنیاد پر حساب لگایا گیا، بارہ ماہ سے کم تھا۔

کچھ آپریشنل چیلنجز تھے۔ بھٹی کو چینل بننے سے روکنے کے لیے لوڈ تقسیم کی زیادہ بار بار نگرانی کی ضرورت تھی—یہ ایک حالت ہے جس میں گیس کا بہاؤ کچھ خاص علاقوں کے ذریعے ترجیحی طور پر ہوتا ہے، جس کی وجہ سے غیر یکسان کمی اور ممکنہ سکافولڈ تشکیل کا امکان پیدا ہوتا ہے۔ آپریشنز ٹیم نے ابتدائی آکسیجن داخل کرنے کے بعد چھت کے بغیر چارج کرنے کے طریقے کو ایڈجسٹ کیا، اور بھٹی ابتدائی آکسیجن داخل کرنے کے چھ ہفتے کے اندر مستحکم ہو گئی۔

بھٹی میں آکسیجن کی فراہمی کے تناظر میں غور کی باتیں

بھٹی کو آکسیجن سے بھرپور بنانے کے لیے آکسیجن عام طور پر مقامی ہوا الگ کرنے والی یونٹ یا پائپ لائن کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے۔ دوسرے آکسیجن استعمالات کے مقابلے میں اس کی خالصی کی شرط معمولی ہے—بھٹی میں آکسیجن داخل کرنے کے لیے 90 سے 95 فیصد آکسیجن کافی ہے، جبکہ طبی یا سیمی کنڈکٹر کے استعمالات کے لیے 99.5 فیصد یا اس سے زیادہ خالصی کی ضرورت ہوتی ہے۔ .

اس کم صفائی کی ضرورت سپلائی کے اختیارات کو وسیع کرتی ہے۔ ویکیوم پریشر سوئنگ ایڈсорپشن (VPSA) سسٹمز کرائو جینک ہوا کے الگاوٗ کے مقابلے میں کم سرمایہ اور آپریٹنگ لاگت پر 90 تا 95 فیصد آکسیجن تیار کر سکتے ہیں، حالانکہ ان کی گنجائش عام طور پر چھوٹی ہوتی ہے۔ بڑے مِلز کے لیے، کرائو جینک ایئر سیپریشن یونٹس (ASUs) اب بھی معیاری ہیں، جو 99.5 فیصد سے زیادہ صفائی کی آکسیجن تیار کرتے ہیں اور نائٹروجن اور آرگون کی تیاری کی لچک بھی فراہم کرتے ہیں۔

آکسیجن ان جیکشن سسٹم کی خود انجینئرنگ غور طلب ہوتی ہے۔ آکسیجن کو بلیسٹ فرنیس کے رُجوعی دباؤ کو عبور کرنے کے لیے کافی دباؤ پر پہنچانا ضروری ہے، جو عام طور پر 3 سے 5 بار ہوتا ہے۔ ان جیکشن لانس کو ٹوئیر لیول پر انتہائی درجہ حرارت—تقریباً 2,000°C—برداشت کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جانا چاہیے، اور آکسیجن کے بہاؤ کو درست طریقے سے کنٹرول کیا جانا چاہیے تاکہ مطلوبہ امیری کی سطح برقرار رہے۔

آکسیجن کے استعمال میں حفاظتی احتیاطیں

آکسی جن کی افزودگی میں حفاظتی پہلوؤں کو توجہ دینے کی ضرورت ہوتی ہے۔ آکسی جن ہوا کے مقابلے میں زیادہ شدید طور پر ایندھن کو جلانے میں مدد دیتا ہے، اور کوئی بھی رساو یا ہائیڈروکاربنز کے ساتھ غیر متوقع رابطہ آگ کا خطرہ پیدا کر سکتا ہے۔ آکسی جن کی انجیکشن پائپنگ کو آکسی جن سروس کے معیارات کے مطابق ڈیزائن کیا جانا چاہیے، جس میں سخت صفائی کی ضروریات اور مناسب تعمیری مواد شامل ہوں۔

صنعتی معیارات ان خدشات کو براہ راست حل کرتے ہیں۔ کمپریسڈ گیس ایسوسی ایشن کا سی جی اے جی-4.1 آکسی جن سسٹم کی صفائی اور ڈیزائن کے بارے میں جامع رہنمائی فراہم کرتا ہے۔ اے ایس ایم ای بی31.3 آکسی جن سروس کے لیے پائپنگ کی ضروریات کو احاطہ کرتا ہے، جس میں مواد کا انتخاب اور جوڑ کی ڈیزائن شامل ہے۔

آکسی جن کی افزودگی نافذ کرنے والی سہولیات کو شروع ہونے سے پہلے ایک جامع خطرہ جائزہ لینا چاہیے، جس میں ممکنہ رساو کے منصوبوں، ہنگامی بند کرنے کے طریقوں اور آپریٹرز کی تربیت کا احاطہ کیا جائے۔ مناسب انجینئرنگ کنٹرولز اور آپریٹنگ طریقوں کے ساتھ اس خطرے کو قابو میں کیا جا سکتا ہے۔

جب آکسی جن کی افزودگی منطقی ہوتی ہے—اور جب نہیں

آکسیجن کی افزودہ مقدار ہر جگہ فائدہ مند نہیں ہوتی۔ اس کی معیشت آکسیجن کی لاگت، کوک کی قیمت، اور اضافی پیداوار کی قدر پر منحصر ہے۔ ان چھوٹی چھوٹی دھاتی کارخانوں کے لیے جن میں مقامی سطح پر آکسیجن تیار کی جاتی ہے — خاص طور پر ان کارخانوں کے لیے جن میں ای ایس یو (ASU) کی گنجائش زیادہ ہو — یہ انتخاب قدرتی طور پر مناسب ہوتا ہے۔ جن کارخانوں میں پہلے سے آکسیجن کی فراہمی نہیں ہے، وہاں سرمایہ کے حوالے سے فیصلہ کرنا ہوگا: کیا ای ایس یو یا وی پی ایس اے (VPSA) نظام لگانا ہے، یا قدرتی ہوا کے استعمال کی کم پیداواری صلاحیت کو قبول کرنا ہے۔

اس کے علاوہ بھٹی کے مخصوص معاملات بھی ہیں۔ بلیسٹ فرنیس جو اپنی زیادہ سے زیادہ پیداواری صلاحیت کے قریب کام کر رہی ہو، آکسیجن کی افزودہ مقدار سے محدود فائدہ اُٹھا سکتی ہے — رکاوٹ اب نیچے کی طرف کے عمل جیسے بیسک آکسیجن فرنیس یا مسلسل ڈھالائی (کنٹینیوس کاسٹنگ) کی طرف منتقل ہو جاتی ہے۔ ایسے معاملات میں آکسیجن کی افزودہ مقدار سے متوقع پیداواری اضافہ حاصل نہیں ہو سکتا۔

جہاں کوک کی فراہمی محدود ہو یا کوک کی قیمت بہت زیادہ ہو، وہاں اس کی معیشت زیادہ پرکشش ہو جاتی ہے۔ ہر ٹن کوک جو بچ جاتا ہے، وہ ایک ٹن ہے جسے نہ خریدنا پڑتا ہے، نہ اسے منتقل کرنا پڑتا ہے، اور نہ ہی بھٹی میں ڈالنا پڑتا ہے۔

گرین فر سٹیل مل آکسیجن تیار کرنے کے لیے کرائو جینک ائیر سیپریشن کا سامان فراہم کرتا ہے، جس کا ریکارڈ ایشیا بھر میں انٹیگریٹڈ سٹیل میکنگ آپریشنز میں انسٹالیشنز کا ہے۔