Što je DRI industrija?

Industrija DRI odnosi se na segment metalurgije čelika posvećen proizvodnji izravno reduciranog željeza pretvaranjem željezne rude u metalno željezo visoke čistoće redukcijom na bazi plina ili ugljena na temperaturama ispod tališta željeza. Ovaj proces u potpunosti izbjegava put visoke peći, oslanjajući se umjesto toga na smanjenje plina koji se stvara unutar reformerskih sustava kako bi se odvojio kisik iz peleta željezne rude ili grudvaste rude. Oprema kao što je DRI reformerska cijev, tijelo osovinske peći i pripadajuća grijaća mreža čine okosnicu svake DRI proizvodne linije, a pouzdanost ovih komponenti određuje i kvalitetu izlaza i troškove rada.

Osnovne tehnološke rute i konfiguracija procesa u DRI industriji

Plinski procesi u šahtnim pećima čine otprilike 75,8 posto globalnog DRI proizvodnog kapaciteta, pri čemu MIDREX i Energiron predstavljaju dva dominantna davatelja licence za tehnologiju. Cijeli procesni lanac prolazi kroz četiri povezana stupnja: redukcija unutar osovinske peći, reformiranje plina unutar reakcijskih cijevi ispunjenih katalizatorom, povrat otpadne topline kroz konvekcijsku sekciju i konačno briketiranje ili hlađenje. Budući da smanjenje kvalitete plina pokreće cijeli lanac, mreža cijevi reformatora nalazi se u središtu izvedbe procesa.

Plinski procesi u osovinskim pećima dominiraju DRI industrijom jer kombiniraju visoku toplinsku učinkovitost s fleksibilnim izlaznim oblicima, uključujući hladni DRI, vrući DRI i vruće briketirano željezo. Priprema redukcijskog plina operativna je jezgra ove rute: prirodni plin se miješa s recikliranim plinom iz peći i teče kroz cijevi reformatora napunjene katalizatorom na bazi nikla, proizvodeći reakcijsku struju bogatu vodikom koja provodi stvarnu redukciju unutar osovinske peći.

Standardi proizvodnje za DRI reformator cijevi i komponente cijevi katalizatora

DRI reformatorska cijev je jezgra reforming peći koja nosi pritisak, izložena unutarnjim temperaturama plina iznad 900°C, izravnoj toplini zračenja iz vanjskih plamenika, stalnom unutarnjem tlaku i mehaničkom trošenju sloja katalizatora. Proces cijevi u peći za centrifugalno lijevanje standardna je praksa za ovu komponentu jer proizvodi gustu mikrostrukturu stijenke i rafiniranu strukturu zrna, što se izravno prevodi u veću otpornost na puzanje i otpornost na oksidaciju u usporedbi sa statičkim lijevanjem.

Odabir materijala obično se usredotočuje na legure otporne na toplinu s visokim udjelom nikal-kroma kao što su HP i HK, koje sadrže 25 do 35 posto kroma i 35 do 45 posto nikla, s niobijem, volframom i titanom dodanim za jačanje granica zrna. Ista tehnologija cijevi katalizatora također podržava cijev reformatora za proizvodnju vodika koja se koristi u jedinicama za proizvodnju vodika, budući da obje primjene dijele gotovo identične toplinske i tlačne zahtjeve.

• Radna temperatura: unutarnja 900 do 1050°C, s temperaturom stijenke do 1100°C
• Zahtjevi za tlak: mora izdržati unutarnji redukcijski tlak plina u kombinaciji s težinom sloja katalizatora
• Standardni materijal: legura s visokim sadržajem nikla i kroma otporna na toplinu s gustom centrifugalno lijevanom strukturom
• Životni vijek: tipični radni ciklus od približno 8 do 12 godina
• Proizvodni proces: centrifugalno lijevanje, precizna strojna obrada i ispitivanje bez razaranja

Načini kvarova u radu reakcijske cijevi uglavnom uključuju deformaciju puzanjem, pucanje uslijed toplinskog zamora, krtost od pougljičenja i pucanje kamenca oksida. Ti se rizici rješavaju kontroliranim brzinama hlađenja odljevka, optimiziranim omjerima legure i rigoroznim pregledom svake cijevne ploče, razdjelnika i spoja kolektora prije nego što sklop napusti tvornicu.

Istaknuta serija proizvoda za DRI i grijaće sustave

Sljedeće linije opreme pokrivaju mrežu cijevi za reformiranje, tijelo osovinske peći i povezane sustave krekiranja i grijača koji se koriste u DRI postrojenjima, jedinicama za etilen i operacijama rafiniranja.

DRI reformatorska cijev

DRI Industrija

DRI Peć

DRI Industrija

Reformatorska cijev

Cijev peći

Cijev za pucanje (zračeća zavojnica)

Industrija etilena

Peć za krekiranje etilena

Kemijska industrija

Strukturni dizajn DRI peći i pripadajućih sustava grijača

Plinska DRI šahtna peć izgrađena je kao cilindrična posuda obložena vatrostalnim materijalom. Peleti željezne rude ili grumena rude pune se s vrha i spuštaju gravitacijom, susrećući redukcijski plin koji teče prema gore u protustrujnom obrascu koji dovršava reakciju redukcije. Inženjering za grijaće sustave koji podupiru ovu peć mora uzeti u obzir omjer visine i promjera osovine, ravnomjernu distribuciju plina po presjeku, kontroliranu brzinu spuštanja tereta i pouzdan dinamički sustav brtvljenja na točkama punjenja i pražnjenja.

Mnogi od ovih sustava dijele inženjersku logiku s grijačem s plamenom za usluge rafinerije nafte i grijačem s plamenom za usluge petrokemijske industrije, budući da se sva tri oslanjaju na sekciju zračenja, konvekcijsku sekciju i preciznu EPC za koordinaciju razine peći za krekiranje etilena između dizajna tijela peći, metalurgije cijevi i rasporeda plamenika. Kompletna isporuka projekta, od dizajna procesa preko instalacije i puštanja u pogon, održava ove međusobno povezane dijelove peći u radu kao jedan pouzdan sustav.

Zelena transformacija i inženjerski trendovi u DRI industriji

Globalna DRI industrija kreće se prema radu s nižim ugljikom. Konvencionalni DRI koji se temelji na prirodnom plinu već proizvodi znatno niže emisije CO2 od rute visoke peći, a DRI tehnologija izgrađena oko 100 posto zelenog vodika kao redukcijskog sredstva smatra se vodećim putem za dekarbonizaciju sektora čelika. Vodeći davatelji licenci za procese razvili su konfiguracije postrojenja koje se mogu fleksibilno prebacivati ​​između prirodnog plina, vodika i sintetičkog plina kao reduktora, držeći otvorena vrata za potpuni prijelaz na redukciju na bazi vodika bez ponovne izgradnje same osovinske peći.

Fleksibilnost razmjera postrojenja druga je prednost DRI rute. Dok kombinacija visoke peći i osnovne peći na kisik obično treba godišnju proizvodnju od blizu 2 milijuna tona da bi ostala ekonomična, DRI postrojenje upareno s elektrolučnom peći može započeti s radom od samo 0,5 milijuna tona godišnje. To DRI industriju čini posebno praktičnom za regije s raspršenim resursima željezne rude ili ograničenom opskrbom prirodnim plinom i vodikom, podržavajući mini čeličane u mnogo manjem kapitalnom razmjeru.

Često postavljana pitanja

Koji se materijali obično koriste za proizvodnju DRI reformatorskih cijevi

Cijevi DRI reformatora obično se proizvode od legura s visokim udjelom nikla i kroma otpornih na toplinu, kao što su HP i HK, korištenjem tehnologije centrifugalnog lijevanja, što im omogućuje da izdrže radne temperature iznad 900°C i stalni unutarnji tlak plina.

Što razlikuje DRI peć od konvencionalnog grijača

DRI peć je osovinski reaktor izgrađen posebno za izravnu redukciju željezne rude, definiran protustrujnim kontaktom plina i krutine, dinamičkim sustavom brtvljenja i vatrostalnom oblogom. To se u osnovi razlikuje od konvencionalnog grijača na vatru i po principu procesa i po konstrukcijskom dizajnu.

Koji je tipični sastav redukcijskog plina u DRI procesima koji se temelje na plinu

Reducirajući plin u DRI procesima koji se temelje na plinu obično se sastoji od oko 55 posto vodika i 36 posto ugljikovog monoksida, s omjerom H2 i CO blizu 1,5, koji se stvara katalitičkim reformiranjem prirodnog plina unutar cijevi reformatora.

Koji su glavni oblici proizvoda DRI

DRI se proizvodi u tri glavna oblika: hladni DRI, vrući DRI i vruće briketirano željezo. Vruće briketirano željezo nastaje kompresijom vrućeg DRI u guste brikete za sigurnije skladištenje i transport.

Koliki je tipični životni vijek Reformer cijevi

U normalnim radnim uvjetima, cijev reformatora obično traje otprilike 8 do 12 godina, ovisno o radnoj temperaturi, fluktuaciji tlaka, učestalosti zamjene katalizatora i specifičnoj leguri koja se koristi.

Koje ekološke prednosti nudi DRI proces u usporedbi s proizvodnjom čelika u visokim pećima

DRI proces troši otprilike polovicu energije u odnosu na proces visoke peći i stvara znatno niže emisije CO2. U kombinaciji sa 100-postotnim vodikom kao redukcijskim sredstvom, postaje moguće postići gotovo nultu emisiju ugljika, što ga čini ključnim putem za dekarbonizaciju industrije čelika.