อุตสาหกรรม DRI คืออะไร?

อุตสาหกรรม DRI หมายถึงส่วนของโลหะวิทยาเหล็กที่อุทิศให้กับการผลิตเหล็กลดโดยตรงโดยการแปลงแร่เหล็กให้เป็นเหล็กโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงผ่านการรีดักชั่นโดยใช้ก๊าซหรือถ่านหินที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของเหล็ก กระบวนการนี้หลีกเลี่ยงเส้นทางเตาถลุงเหล็กโดยสิ้นเชิง โดยอาศัยการลดก๊าซที่เกิดขึ้นภายในระบบรีฟอร์มเมอร์แทนเพื่อดึงออกซิเจนออกจากเม็ดแร่เหล็กหรือแร่ก้อน อุปกรณ์ต่างๆ เช่น ท่อรีฟอร์มเมอร์ DRI ตัวเตาหลอมแบบเพลา และเครือข่ายเครื่องทำความร้อนแบบใช้เชื้อเพลิงที่เกี่ยวข้อง ก่อให้เกิดแกนหลักของสายการผลิต DRI ทุกสาย และความน่าเชื่อถือของส่วนประกอบเหล่านี้จะกำหนดทั้งคุณภาพผลผลิตและต้นทุนการดำเนินงาน

เส้นทางเทคโนโลยีหลักและการกำหนดค่ากระบวนการในอุตสาหกรรม DRI

กระบวนการเตาหลอมแบบใช้แก๊สคิดเป็นประมาณร้อยละ 75.8 ของกำลังการผลิต DRI ทั่วโลก โดยมี MIDREX และ Energiron เป็นตัวแทนของผู้ออกใบอนุญาตเทคโนโลยีที่โดดเด่นสองราย ห่วงโซ่กระบวนการที่สมบูรณ์ดำเนินผ่านสี่ขั้นตอนที่เชื่อมต่อกัน: การลดลงภายในเตาหลอมแบบเพลา การปฏิรูปก๊าซภายในท่อปฏิกิริยาที่เติมตัวเร่งปฏิกิริยา การนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ผ่านส่วนการพาความร้อน และการอัดก้อนหรือการทำความเย็นขั้นสุดท้าย เนื่องจากการลดคุณภาพก๊าซจะขับเคลื่อนทั้งโซ่ เครือข่ายท่อรีฟอร์มเมอร์จึงอยู่ที่ศูนย์กลางของประสิทธิภาพของกระบวนการ

กระบวนการเตาหลอมแบบใช้แก๊สครองอุตสาหกรรม DRI เนื่องจากกระบวนการเหล่านี้ผสมผสานประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงเข้ากับรูปแบบเอาต์พุตที่ยืดหยุ่น รวมถึง DRI เย็น DRI ร้อน และเหล็กอัดก้อนร้อน การลดการเตรียมก๊าซเป็นแกนหลักในการปฏิบัติงานของเส้นทางนี้: ก๊าซธรรมชาติผสมกับก๊าซเตารีไซเคิล และไหลผ่านท่อรีฟอร์มเมอร์ที่อัดแน่นไปด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีนิกเกิล ทำให้เกิดกระแสปฏิกิริยาที่อุดมด้วยไฮโดรเจนซึ่งดำเนินการลดขนาดจริงภายในเตาหลอมแบบเพลา

มาตรฐานการผลิตสำหรับ ท่อรีฟอร์เมอร์ DRI และ Catalyst Tube Components

ท่อรีฟอร์มเมอร์ DRI เป็นแกนรับแรงดันของเตาปฏิรูป ซึ่งสัมผัสกับอุณหภูมิของก๊าซภายในที่สูงกว่า 900°C ความร้อนจากการแผ่รังสีโดยตรงจากหัวเผาภายนอก แรงดันภายในคงที่ และการสึกหรอทางกลจากเบดตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการท่อเตาหล่อแบบแรงเหวี่ยงเป็นวิธีปฏิบัติมาตรฐานสำหรับส่วนประกอบนี้ เนื่องจากสร้างโครงสร้างจุลภาคของผนังหนาแน่นและโครงสร้างเกรนที่ละเอียด ซึ่งแปลโดยตรงเป็นความต้านทานการคืบคลานและความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่แข็งแกร่งขึ้นโดยตรงเมื่อเปรียบเทียบกับการหล่อแบบคงที่

โดยทั่วไปการเลือกใช้วัสดุจะเน้นที่โลหะผสมทนความร้อนนิกเกิล-โครเมียมสูง เช่น เกรด HP และ HK ซึ่งมีโครเมียม 25 ถึง 35 เปอร์เซ็นต์และนิกเกิล 35 ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ โดยเติมไนโอเบียม ทังสเตน และไทเทเนียมเพื่อเพิ่มขอบเขตของเกรน เทคโนโลยีท่อตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดียวกันยังสนับสนุนท่อรีฟอร์มเมอร์สำหรับสร้างไฮโดรเจนที่ใช้ในหน่วยการผลิตไฮโดรเจน เนื่องจากการใช้งานทั้งสองใช้ความต้องการความร้อนและความดันเกือบเหมือนกัน

• อุณหภูมิในการทำงาน: ภายใน 900 ถึง 1,050°C โดยอุณหภูมิผนังสูงถึง 1100°C
• ข้อกำหนดด้านแรงดัน: ต้องทนต่อแรงดันแก๊สลดภายในรวมกับน้ำหนักเบดตัวเร่งปฏิกิริยา
• มาตรฐานวัสดุ: โลหะผสมทนความร้อนนิกเกิล-โครเมียมสูงพร้อมโครงสร้างหล่อแบบแรงเหวี่ยงหนาแน่น
• อายุการใช้งาน: วงจรการทำงานโดยทั่วไปประมาณ 8 ถึง 12 ปี
• กระบวนการผลิต: การหล่อแบบแรงเหวี่ยง การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ และการทดสอบแบบไม่ทำลาย

โหมดความล้มเหลวในการให้บริการท่อปฏิกิริยาส่วนใหญ่รวมถึงการเสียรูปของการคืบ การแตกร้าวเมื่อยล้าจากความร้อน การแตกตัวของคาร์บูไรเซชัน และการหลุดร่อนของตะกรันออกไซด์ ความเสี่ยงเหล่านี้แก้ไขได้ด้วยอัตราการหล่อเย็นที่ควบคุมได้ อัตราส่วนโลหะผสมที่ปรับให้เหมาะสม และการตรวจสอบอย่างเข้มงวดของแผ่นท่อ ท่อร่วม และการเชื่อมต่อตัวสะสมทุกแผ่นก่อนที่ชุดประกอบจะออกจากโรงงาน

ซีรีส์ผลิตภัณฑ์เด่นสำหรับระบบ DRI และ Fired Heater

กลุ่มอุปกรณ์ต่อไปนี้ครอบคลุมเครือข่ายท่อรีฟอร์มเมอร์ ตัวเตาหลอมแบบเพลา และระบบทำความร้อนแบบแตกร้าวและแบบยิงที่เกี่ยวข้องซึ่งใช้ในโรงงาน DRI หน่วยเอทิลีน และการดำเนินการกลั่น

DRI ท่อรีฟอร์มเมอร์

อุตสาหกรรมดีอาร์ไอ

เตาดีอาร์ไอ

อุตสาหกรรมดีอาร์ไอ

Reformer Tube

ท่อเตา

ท่อแคร็ก (คอยล์เรเดียนท์)

อุตสาหกรรมเอทิลีน

เตาแคร็กเอทิลีน

อุตสาหกรรมเคมี

การออกแบบโครงสร้างของเตา DRI และระบบทำความร้อนแบบใช้เชื้อเพลิงที่เกี่ยวข้อง

เตาเพลา DRI ที่ใช้แก๊สถูกสร้างขึ้นเป็นภาชนะทรงกระบอกที่บุด้วยวัสดุทนไฟ เม็ดแร่เหล็กหรือแร่ก้อนพุ่งจากด้านบนและลงมาตามแรงโน้มถ่วง พบกับก๊าซรีดิวซ์ที่ไหลขึ้นด้านบนในรูปแบบทวนกระแสที่ทำให้ปฏิกิริยารีดักชันสมบูรณ์ วิศวกรรมสำหรับระบบทำความร้อนแบบใช้เชื้อเพลิงที่รองรับเตาเผานี้จะต้องคำนึงถึงอัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเพลา การกระจายก๊าซที่สม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัด ควบคุมความเร็วของภาระลง และระบบปิดผนึกแบบไดนามิกที่เชื่อถือได้ที่จุดชาร์จและคายประจุ

ระบบเหล่านี้หลายระบบใช้ตรรกะทางวิศวกรรมร่วมกันกับเครื่องทำความร้อนแบบใช้เชื้อเพลิงสำหรับบริการโรงกลั่นน้ำมัน และเครื่องทำความร้อนแบบใช้เชื้อเพลิงสำหรับบริการในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เนื่องจากทั้งสามระบบอาศัยส่วนที่มีการแผ่รังสี ส่วนการพาความร้อน และ EPC ที่แม่นยำสำหรับการประสานงานระดับเตาเผาเอทิลีนแตกร้าวระหว่างการออกแบบตัวเตาเผา โลหะวิทยาแบบท่อ และโครงร่างหัวเผา การส่งมอบโครงการให้เสร็จสมบูรณ์ ตั้งแต่การออกแบบกระบวนการไปจนถึงการติดตั้งและการทดสอบการใช้งาน ช่วยให้ชิ้นส่วนเตาเผาที่เชื่อมต่อถึงกันเหล่านี้ทำงานเป็นระบบเดียวที่เชื่อถือได้

การเปลี่ยนแปลงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและแนวโน้มทางวิศวกรรมในอุตสาหกรรม DRI

อุตสาหกรรม DRI ทั่วโลกกำลังมุ่งสู่การดำเนินงานที่มีคาร์บอนต่ำ DRI ที่ใช้ก๊าซธรรมชาติแบบธรรมดาสร้างการปล่อยก๊าซ CO2 ต่ำกว่าเส้นทางเตาถลุงเหล็กอย่างเห็นได้ชัด และเทคโนโลยี DRI ได้สร้างไฮโดรเจนสีเขียวประมาณ 100 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากตัวรีดิวซ์ถูกมองว่าเป็นหนทางชั้นนำสำหรับการลดคาร์บอนในภาคส่วนเหล็ก ผู้ออกใบอนุญาตกระบวนการชั้นนำได้พัฒนาโครงร่างโรงงานที่สามารถสลับระหว่างก๊าซธรรมชาติ ไฮโดรเจน และซินกาสเป็นตัวรีดักแทนท์ได้อย่างยืดหยุ่น ทำให้ประตูเปิดกว้างสำหรับการเปลี่ยนไปใช้การลดโดยใช้ไฮโดรเจนอย่างสมบูรณ์โดยไม่ต้องสร้างตัวเตาหลอมขึ้นมาใหม่

ความยืดหยุ่นของขนาดโรงงานเป็นข้อได้เปรียบประการที่สองของเส้นทาง DRI แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วเตาหลอมเหล็กและเตาออกซิเจนพื้นฐานมักจะต้องการผลผลิตต่อปีเกือบ 2 ล้านตันเพื่อรักษาความประหยัด แต่โรงงาน DRI ที่จับคู่กับเตาอาร์คไฟฟ้าสามารถเริ่มดำเนินการได้เพียง 0.5 ล้านตันต่อปี สิ่งนี้ทำให้อุตสาหกรรม DRI ใช้งานได้จริงโดยเฉพาะสำหรับภูมิภาคที่มีทรัพยากรแร่เหล็กกระจัดกระจาย หรือมีก๊าซธรรมชาติและอุปทานไฮโดรเจนที่จำกัด โดยสนับสนุนโรงงานเหล็กขนาดเล็กที่ใช้เงินทุนน้อยกว่ามาก

คำถามที่พบบ่อย

โดยทั่วไปแล้ววัสดุใดที่ใช้ในการผลิตท่อรีฟอร์เมอร์ DRI

โดยทั่วไปท่อรีฟอร์มเมอร์ของ DRI ผลิตจากโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียมทนความร้อนสูง เช่น เกรด HP และ HK โดยใช้เทคโนโลยีการหล่อแบบแรงเหวี่ยง ทำให้สามารถทนต่ออุณหภูมิในการทำงานที่สูงกว่า 900°C และแรงดันแก๊สภายในที่ยั่งยืน

สิ่งที่ทำให้เตา DRI แตกต่างจากเครื่องทำความร้อนแบบยิงทั่วไป

เตา DRI คือเครื่องปฏิกรณ์แบบเพลาที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับการลดแร่เหล็กโดยตรง ซึ่งกำหนดโดยการสัมผัสของแข็งและก๊าซทวนกระแส ระบบปิดผนึกแบบไดนามิก และซับในวัสดุทนไฟ สิ่งนี้แตกต่างโดยพื้นฐานจากเครื่องทำความร้อนแบบใช้เชื้อเพลิงทั่วไปทั้งในหลักการของกระบวนการและการออกแบบโครงสร้าง

องค์ประกอบโดยทั่วไปของการลดก๊าซในกระบวนการ DRI ที่ใช้ก๊าซคืออะไร

การลดก๊าซในกระบวนการ DRI ที่ใช้แก๊สโดยทั่วไปประกอบด้วยไฮโดรเจนประมาณ 55 เปอร์เซ็นต์และคาร์บอนมอนอกไซด์ 36 เปอร์เซ็นต์ โดยมีอัตราส่วน H2 ต่อ CO ใกล้ 1.5 ซึ่งเกิดขึ้นจากการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาของก๊าซธรรมชาติภายในท่อรีฟอร์มเมอร์

รูปแบบผลิตภัณฑ์หลักของ DRI คืออะไร

DRI ผลิตขึ้นในสามรูปแบบหลัก: DRI เย็น DRI ร้อน และเหล็กอัดก้อนร้อน เหล็กอัดก้อนร้อนทำโดยการบีบอัด DRI ร้อนให้เป็นก้อนที่มีความหนาแน่นสูงเพื่อการจัดเก็บและการขนส่งที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

อายุการใช้งานโดยทั่วไปของ Reformer Tube คือเท่าใด

ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ ท่อรีฟอร์มเมอร์จะมีอายุการใช้งานประมาณ 8 ถึง 12 ปี ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการทำงาน ความผันผวนของแรงดัน ความถี่ในการเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยา และเกรดโลหะผสมเฉพาะที่ใช้

กระบวนการ DRI มีข้อดีด้านสิ่งแวดล้อมอย่างไรบ้างเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตเหล็กด้วยเตาถลุงเหล็ก

กระบวนการ DRI ใช้พลังงานประมาณครึ่งหนึ่งของเส้นทางเตาถลุงเหล็ก และสร้างการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลดลงอย่างมาก เมื่อจับคู่กับไฮโดรเจน 100 เปอร์เซ็นต์เป็นตัวรีดิวซ์ จะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนจนเกือบเป็นศูนย์ได้ ทำให้เป็นแนวทางหลักในการลดคาร์บอนของอุตสาหกรรมเหล็ก