Ngành DRI là gì?

Ngành DRI đề cập đến phân khúc luyện kim thép dành riêng cho sản xuất Sắt khử trực tiếp bằng cách chuyển quặng sắt thành sắt kim loại có độ tinh khiết cao thông qua quá trình khử dựa trên khí đốt hoặc than ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy của sắt. Quá trình này tránh hoàn toàn phương pháp sử dụng lò cao, thay vào đó dựa vào việc giảm khí sinh ra bên trong hệ thống cải cách để tách oxy khỏi các viên quặng sắt hoặc quặng cục. Các thiết bị như ống cải cách DRI, thân lò trục và mạng lưới lò đốt liên quan tạo thành xương sống của mọi dây chuyền sản xuất DRI và độ tin cậy của các bộ phận này quyết định cả chất lượng đầu ra và chi phí vận hành.

Lộ trình công nghệ cốt lõi và cấu hình quy trình trong ngành DRI

Các quy trình lò trục sử dụng khí đốt chiếm khoảng 75,8% công suất sản xuất DRI toàn cầu, với MIDREX và Energiron đại diện cho hai nhà cấp phép công nghệ thống trị. Chuỗi quy trình hoàn chỉnh trải qua bốn giai đoạn được kết nối với nhau: khử bên trong lò trục, cải tạo khí bên trong các ống phản ứng chứa đầy chất xúc tác, thu hồi nhiệt thải qua phần đối lưu và đóng bánh hoặc làm mát cuối cùng. Do việc giảm chất lượng khí sẽ thúc đẩy toàn bộ dây chuyền nên mạng lưới ống cải cách nằm ở trung tâm của hiệu suất quy trình.

Các quy trình lò trục sử dụng khí chiếm ưu thế trong ngành DRI vì chúng kết hợp hiệu suất nhiệt cao với các dạng đầu ra linh hoạt, bao gồm DRI lạnh, DRI nóng và than bánh nóng. Việc giảm thiểu quá trình chuẩn bị khí là cốt lõi hoạt động của lộ trình này: khí tự nhiên trộn với khí lò tái chế và chảy qua các ống cải cách được đóng gói bằng chất xúc tác gốc niken, tạo ra dòng phản ứng giàu hydro thực hiện quá trình khử thực tế bên trong lò trục.

Tiêu chuẩn sản xuất cho các thành phần ống cải tiến DRI và ống xúc tác

Ống Reformer DRI là lõi chịu áp của lò Reforming, tiếp xúc với nhiệt độ khí bên trong trên 900°C, nhiệt bức xạ trực tiếp từ đầu đốt bên ngoài, áp suất bên trong duy trì và mài mòn cơ học từ lớp xúc tác. Quy trình ống lò đúc ly tâm là quy trình tiêu chuẩn cho thành phần này vì nó tạo ra cấu trúc vi mô thành dày đặc và cấu trúc hạt tinh chế, chuyển trực tiếp thành khả năng chống rão và chống oxy hóa mạnh hơn so với đúc tĩnh.

Lựa chọn vật liệu thường tập trung vào các hợp kim chịu nhiệt niken-crom cao như loại HP và HK, chứa 25 đến 35 phần trăm crom và 35 đến 45 phần trăm niken, với niobi, vonfram và titan được thêm vào để tăng cường ranh giới hạt. Công nghệ ống xúc tác tương tự cũng hỗ trợ ống cải cách tạo hydro được sử dụng trong các đơn vị sản xuất hydro, vì cả hai ứng dụng đều có chung nhu cầu về nhiệt và áp suất gần như giống nhau.

• Nhiệt độ hoạt động: bên trong 900 đến 1050°C, nhiệt độ trên tường lên tới 1100°C
• Yêu cầu về áp suất: phải chịu được áp suất khí giảm bên trong kết hợp với trọng lượng của lớp xúc tác
• Tiêu chuẩn vật liệu: hợp kim chịu nhiệt niken-crom cao với cấu trúc đúc ly tâm dày đặc
• Tuổi thọ sử dụng: chu kỳ hoạt động thông thường khoảng 8 đến 12 năm
• Quy trình sản xuất: đúc ly tâm, gia công chính xác và thử nghiệm không phá hủy

Các dạng hư hỏng trong dịch vụ ống phản ứng chủ yếu bao gồm biến dạng từ biến, nứt mỏi do nhiệt, giòn cacbon hóa và nứt vảy oxit. Những rủi ro này được giải quyết thông qua tốc độ làm mát vật đúc được kiểm soát, tỷ lệ hợp kim được tối ưu hóa và kiểm tra nghiêm ngặt từng tấm ống, ống góp và kết nối bộ thu trước khi lắp ráp rời khỏi nhà máy.

Dòng sản phẩm nổi bật cho hệ thống DRI và hệ thống sưởi đốt

Các dây chuyền thiết bị sau đây bao gồm mạng lưới ống cải cách, thân lò trục và các hệ thống gia nhiệt đốt và crackinh có liên quan được sử dụng trong các nhà máy DRI, các đơn vị ethylene và các hoạt động tinh chế.

Ống cải cách DRI

Công nghiệp DRI

Lò DRI

Công nghiệp DRI

Ống cải cách

ống lò

Cracking Tube (Cuộn dây bức xạ)

Công nghiệp ethylene

Lò nứt ethylene

Công nghiệp hóa chất

Thiết kế kết cấu lò DRI và các hệ thống gia nhiệt đốt liên quan

Lò trục DRI chạy bằng khí được chế tạo dưới dạng thùng hình trụ có lót vật liệu chịu lửa. Các viên quặng sắt hoặc quặng cục được tích điện từ trên xuống nhờ trọng lực, gặp khí khử chảy ngược lên theo mô hình ngược dòng để hoàn thành phản ứng khử. Kỹ thuật chế tạo hệ thống đốt nóng hỗ trợ lò này phải tính đến tỷ lệ chiều cao trên đường kính của trục, sự phân bố khí đồng đều trên mặt cắt ngang, vận tốc giảm tải được kiểm soát và hệ thống bịt kín động đáng tin cậy tại các điểm nạp và xả.

Nhiều hệ thống trong số này có chung logic kỹ thuật với bộ gia nhiệt đốt cho dịch vụ lọc dầu và bộ gia nhiệt đốt cho dịch vụ công nghiệp hóa dầu, vì cả ba đều dựa vào bộ phận bức xạ, bộ phận đối lưu và EPC chính xác để phối hợp cấp độ lò nứt ethylene giữa thiết kế thân lò, luyện kim ống và bố trí đầu đốt. Việc phân phối dự án hoàn chỉnh, từ thiết kế quy trình đến lắp đặt và vận hành, giữ cho các bộ phận lò được kết nối với nhau này hoạt động như một hệ thống đáng tin cậy duy nhất.

Xu hướng kỹ thuật và chuyển đổi xanh trong ngành DRI

Ngành công nghiệp DRI toàn cầu đang hướng tới hoạt động phát thải ít carbon hơn. DRI dựa trên khí tự nhiên thông thường đã tạo ra lượng khí thải CO2 thấp hơn rõ rệt so với phương pháp lò cao và công nghệ DRI được tạo ra dựa trên 100% hydro xanh làm chất khử được coi là con đường hàng đầu để khử cacbon trong ngành thép. Các nhà cấp phép quy trình hàng đầu đã phát triển các cấu hình nhà máy có khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa khí tự nhiên, hydro và khí tổng hợp làm chất khử, luôn mở cửa cho quá trình chuyển đổi hoàn toàn sang khử dựa trên hydro mà không cần phải xây dựng lại lò trục.

Tính linh hoạt của quy mô nhà máy là lợi thế thứ hai của lộ trình DRI. Trong khi tổ hợp lò cao và lò oxy cơ bản thường cần sản lượng hàng năm gần 2 triệu tấn để duy trì tính kinh tế, thì nhà máy DRI kết hợp với lò hồ quang điện có thể bắt đầu hoạt động với công suất tối thiểu là 0,5 triệu tấn mỗi năm. Điều này làm cho ngành DRI đặc biệt thiết thực đối với các khu vực có nguồn quặng sắt phân tán hoặc nguồn cung cấp khí đốt tự nhiên và hydro hạn chế, hỗ trợ các nhà máy thép mini ở quy mô vốn nhỏ hơn nhiều.

Câu hỏi thường gặp

Những vật liệu nào thường được sử dụng để sản xuất Ống cải cách DRI

Các ống cải cách DRI thường được sản xuất từ ​​các hợp kim chịu nhiệt niken-crom cao như loại HP và HK sử dụng công nghệ đúc ly tâm, cho phép chúng chịu được nhiệt độ vận hành trên 900°C và duy trì áp suất khí bên trong.

Điều gì phân biệt Lò DRI với lò đốt thông thường

Lò DRI là một lò phản ứng trục được chế tạo đặc biệt để khử trực tiếp quặng sắt, được xác định bằng tiếp xúc khí-rắn ngược dòng, hệ thống bịt kín động và lớp lót chịu lửa. Điều này về cơ bản khác với lò sưởi đốt thông thường ở cả nguyên lý quy trình và thiết kế kết cấu.

Thành phần điển hình của khí khử trong quy trình DRI dựa trên khí là gì

Giảm khí trong các quy trình DRI dựa trên khí thường bao gồm khoảng 55% hydro và 36% carbon monoxide, với tỷ lệ H2 trên CO gần 1,5, được tạo ra thông qua quá trình cải tạo xúc tác khí tự nhiên bên trong các ống cải cách.

Các dạng sản phẩm chính của DRI là gì

DRI được sản xuất dưới ba dạng chính: DRI lạnh, DRI nóng và sắt đóng bánh nóng. Sắt đóng bánh nóng được tạo ra bằng cách nén DRI nóng thành than bánh dày đặc để bảo quản và vận chuyển an toàn hơn.

Tuổi thọ sử dụng điển hình của Ống Reformer là bao lâu

Trong điều kiện hoạt động bình thường, ống Reformer thường có tuổi thọ khoảng 8 đến 12 năm, tùy thuộc vào nhiệt độ vận hành, dao động áp suất, tần suất thay thế chất xúc tác và loại hợp kim cụ thể được sử dụng.

Quy trình DRI mang lại những lợi ích gì về môi trường so với sản xuất thép lò cao

Quá trình DRI tiêu thụ khoảng một nửa năng lượng của quy trình lò cao và tạo ra lượng khí thải CO2 thấp hơn đáng kể. Khi kết hợp với 100% hydro làm chất khử, lượng khí thải carbon gần như bằng 0 có thể đạt được, khiến nó trở thành con đường cốt lõi cho quá trình khử cacbon của ngành thép.