鉄鋼企業の製錬プロセスでは、酸素、窒素、アルゴンなどの工業用ガスが多数使用されています。酸素は主に高炉、溶融還元精錬炉、転炉、電気炉製錬で使用されます。窒素は主に炉のシール、保護ガス、製鋼と精錬、炉を保護するための転炉でのスラグの飛散、セキュリティガス、熱媒体およびシステムのパージなどに使用されます。アルゴンガスは主に製鋼と精錬に使用されます。生産要件を満たし、安全で安定した生産操業を確保するために、大規模な製鉄所には特別な酸素ステーションと酸素、窒素、アルゴンの電力パイプネットワークシステムが装備されています。
現在、大規模な全プロセス鉄鋼企業は、コークス炉、焼結、高炉製鋼、転炉製鋼、圧延プロセスなどの従来のプロセスを備えています。環境保護とプロセスフローの簡素化を重視しているため、国際的な製鉄会社は、そして鉄鋼業界は、現代の製鉄に先立って、鉄鉱石原料を溶融炉で直接溶融鉄に還元する溶融還元製鉄という短いプロセスプロセスを開発しました。
2 つの異なる製錬プロセスで必要とされる工業用ガスには大きな違いがあります。従来の製錬高炉で必要な酸素は製鉄所の総酸素需要量の 28% を占め、製鉄で必要な酸素は製鉄所の総酸素需要量の 40% を占めます。ただし、溶融還元 (COREX) プロセスでは、鉄の製造に必要な酸素の総量の 78%、製鋼に必要な酸素の総量の 13% が必要です。
上記 2 つのプロセス、特に溶解還元製鉄プロセスは中国で普及しています。
製鉄所のガス要件:
高炉製錬における酸素供給の主な役割は、製錬反応に直接関与するのではなく、炉内を一定の高温に保つことです。酸素は高炉に混合され、酸素が豊富な空気として高炉に混合されます。前のプロセスで提案された噴射空気の酸素富化効率は、一般に 3% 未満です。高炉プロセスの改善により、大規模な石炭注入プロセスの使用後のコークスを節約し、出力を促進するための高炉生産の要件を満たすために、高炉空気の酸素富化率が 5 に増加しました。 ∽6%、酸素の一回の消費量は最大60Nm3/T鉄です。
高炉の酸素混合物は酸素を多く含む空気であるため、酸素の純度は低くても構いません。
溶融還元製鋼プロセスにおける酸素は製錬反応に関与する必要があり、酸素消費量は鋼の生産量に直接比例します。溶解還元炉での酸素消費量は528Nm3/t鉄となり、高炉プロセスでの酸素消費量の10倍となります。溶融還元炉での生産を維持するために必要な最低酸素供給量は、通常の生産量の42％です。
溶融還元炉に要求される酸素純度は95%以上、酸素圧力は0.8∽1.0MPa、圧力変動幅は0.8MPa±5%に制御され、一定量の連続酸素を確保する必要がある。一定時間供給します。たとえば、Corex-3000 炉の場合、550T の液体酸素貯蔵を考慮する必要があります。
製鋼プロセスは高炉や溶解還元炉製錬法とは異なります。転炉製鋼で使用される酸素は断続的であり、酸素を吹き込む際に酸素が装入され、製錬反応にも酸素が関与します。必要な酸素の量と製鋼生産量の間には直接の比例関係があります。
転炉の耐用年数を向上させるために、現在製鉄所では窒素スラグ散布技術が一般的に採用されています。窒素を断続的に使用しており、使用時の負荷が大きく、必要な窒素圧力が1.4MPa以上となります。
アルゴンは製鋼と製鋼に必要です。鋼の品種の改良に伴い、精錬の要求はより高くなり、アルゴンの使用量は徐々に増加しています。
冷間圧延機の窒素消費量は、1台当たり50∽67Nm3/tに達する必要があります。鉄鋼圧延エリアに冷間圧延機が追加されると、製鋼所の窒素消費量が急速に増加します。
電炉製鋼は主にアーク熱を利用しており、アーク作用部の温度は4000℃にも達します。製錬プロセスは一般に溶解期間、酸化期間、還元期間に分かれており、炉内では酸化雰囲気だけでなく還元雰囲気も発生する可能性があるため、脱リン、脱硫の効率は非常に高くなります。中間周波電気炉は、周波数50 Hzの交流を中間周波（300 Hz以上〜1000 Hz）の電源周波数に変換し、三相交流（AC）の電源周波数を直流に整流して敷設する一種です。調整可能な中間周波電流、静電容量と誘導コイルによる中間周波交流による直流供給、誘導コイル、誘導コイルに高密度の磁力線を生成し、金属材料のチェンファンで切断し、多くの渦を生成します。金属材料中の電流。単一酸素消費量は最大 42∽45 Nm3/t。
原料を使用した平炉製鋼プロセス： (1) 銑鉄や溶鉄、スクラップなどの鉄鋼材料。② 鉄鉱石、工業用純酸素、人工リッチ鉱石などの酸化剤。③ 石灰（または石灰石）、蛍石、エトリンガイトなどのスラグ剤。④ 脱酸剤および合金添加剤。
酸化性雰囲気を提供する酸素効果は、平炉製錬室内燃焼ガス（炉内ガス）にはO2、CO2、H2Oなどが含まれており、高温では強い酸化性ガスが溶融池重量の0.2～0.4％まで酸素を供給します。時間当たりの金属量、溶融池の酸化により、スラグは常に高度に酸化されます。
ヒント: 炉ガスのみによる酸素供給は速度が遅いため、鉄鉱石を追加するか酸素を吹き込むと反応プロセスを加速できます。
製鉄所で使用される酸素の特徴：酸素の放出と酸素によるピーク調整。
製鉄所の酸素需要を満たすにはどうすればよいでしょうか?一般に、要件を満たすために次の方法が採用されます。
* 可変負荷、高度な自動化の高度な制御を採用し、酸素放出を低減し、複数の組み合わせが可能
※従来のピーク調整用球形タンクを複数グループ使用することで緩衝強度を高め、一定時間内に使用される酸素の総量を安定させ、酸素放出量を低減し、小型化することができます。デバイスの
* 酸素使用量が低い場合、過剰な酸素は液体酸素抽出によって抽出されます。酸素ピークを利用する場合、酸素量は気化により補われます。液体酸素の外部ポンピング能力が冷却能力によって制限されない場合、放出された酸素を液化するために外部液化方式が採用され、液体酸素を気化させるために気化方式が採用されます。
*ガス供給のためにグリッドに接続された多数の製鉄所を採用し、ガス消費のさまざまな時点に応じて総酸素供給規模を安定させます。
空気分離装置のマッチングプロセス
酸素ステーションの開発では、特別な認証を行うために、ユニット容量、製品純度、搬送圧力、ブースタープロセス、システムセキュリティ、全体レイアウト、騒音制御をプロセス計画する必要があります。
酸素を使用する大規模製鉄所、たとえば、年間生産量1,000万トンの鉄鋼高炉プロセスで酸素を使用して150,000 Nm3/hを達成し、年間生産量300万トンの鉄鋼溶融還元炉プロセスで酸素を使用して240,000 Nm3/hを達成します。 h、成熟した非常に大型の空気分離装置の完全なセットは、現在 6 ∽ 100000 グレードであり、装置のサイズを選択するときは、設備への総投資と動作エネルギー消費量、保守用の予備部品、考慮すべき領域をカバーする必要があります。
製鉄所での製鋼のための酸素計算
たとえば、単一の炉のサイクルは 70 分、ガス消費時間は 50 分です。ガス消費量が 8000Nm3/h の場合、空気分離ユニットの (連続) ガス生成量は 8000×(50/60) ÷ (70/60) =5715Nm3/h である必要があります。その場合、空気分離装置として 5800Nm3/h を選択できます。
酸素を含む鋼の一般的なトン数は 42 ～ 45Nm3/h (トンあたり) であり、両方を考慮する必要があり、これが優先されます。
現在、中国の鉄鋼企業の生産能力は世界の第一線に躍り出ているが、特殊鋼、特に国民経済や民生に関わる一部の重要分野の鉄鋼は依然として輸入に依存しており、国内の鉄鋼企業の生産能力は依然として輸入に依存している。宝武鉄鋼廠を中心とする鉄鋼企業の道のりはまだ長く、特に先進的で洗練された分野の突破が急務である。
近年、鉄鋼業界における空気分離製品の需要はますます多様化しています。多くのユーザーは酸素だけでなく、高純度の窒素やアルゴンガス、さらには他の希ガスも必要としています。現在、武漢鉄鋼有限公司、首港市およびその他の主要な製鉄所では、完全に抽出された空気分離装置が数セット稼働しています。空気分離装置の副産物である希ガスは、国家生産の需要を満たすだけでなく、大きな経済的利益ももたらします。
製鉄所の大規模開発に伴い、数十年の開発を経て空気分離装置が大規模な空気分離産業に向けてサポートされる代わりに、国内の空気分離会社も世界を代表する大手企業、国内サプライヤーに追いつくことに積極的です。漢陽株式会社などの空気分離工場は8-120000等級の大型空気分離装置を開発しており、国産希ガス装置も研究開発に成功しており、電子エアチャイナは比較的遅れてスタートしましたが、研究開発も強化していると考えられています。科学技術の進歩に伴い、中国のガス分離産業は海外、世界に向けて進出すると考えられています。
投稿時間: 2021 年 11 月 3 日