제로 리포밍 DRI의 가열로에 대한 특정 제어 요구 사항은 무엇입니까? 열 관리 최적화

정밀한 온도 조절 및 탄화수소 관리는 제로 리포밍 직접 환원 철 공정의 가열로에 대한 절대적으로 중요한 제어 요구 사항입니다. 퍼니스 튜브 내부에서 코킹 및 탄화와 같은 분해 메커니즘을 적극적으로 방지하면서 가스 배출구 온도를 엄격하게 800°C에서 1000°C 사이로 유지해야 합니다.

핵심 통찰력: 주요 엔지니어링 과제는 다운스트림 내부 리포밍을 가능하게 할 만큼 휘발성이 높고 탄화수소 함량이 높은 가스(코크스 오븐 가스와 같은)를 충분히 가열하는 동시에, 동일한 탄화수소가 탄소 침착을 통해 가열로 튜브를 파괴하지 않도록 하는 것입니다.

배출구 온도 조절

중요 온도 범위

퍼니스는 환원 가스를 800°C에서 1000°C의 특정 목표 범위로 가열해야 합니다. 이 범위를 유지하는 것은 선택 사항이 아니라 공정 화학의 기본 요구 사항입니다.

내부 리포밍 활성화

가열된 가스는 샤프트 퍼니스로 보내집니다. 샤프트 퍼니스 내부에 들어가면 금속 철이 촉매 역할을 합니다.

이 촉매 반응은 가열 퍼니스에서 제공하는 열 에너지에 의존하는 내부 리포밍을 구동합니다. 배출구 온도가 임계값 아래로 떨어지면 다운스트림 리포밍 공정이 비효율적이 됩니다.

탄화수소 위험 관리

고탄화수소 공급원 처리

제로 리포밍 공정은 일반적으로 코크스 오븐 가스와 같이 탄화수소 함량이 높은 가스를 사용합니다. 단순한 연료 공급원과 달리 이러한 가스는 화학적으로 복잡하고 반응성이 높습니다.

제어 시스템은 직접 가열 단계에서 이러한 가스의 특정 구성을 고려해야 합니다.

코킹 방지

가장 중요한 운영 위험은 코킹입니다. 이는 퍼니스 튜브 내부에 탄소 침착이 형성될 때 발생합니다.

가열 공정이 가스 흐름 및 구성과 관련하여 올바르게 관리되지 않으면 이러한 침착이 축적됩니다. 이는 흐름을 제한하고 튜브를 단열하여 열 전달 효율을 감소시킵니다.

탄화 방지

표면 침착 외에도 탄화 위험이 있습니다. 이는 탄소가 퍼니스 튜브의 금속 구조로 침투할 때 발생합니다.

탄화는 튜브의 야금학적 무결성을 손상시켜 고온 스트레스 하에서 취약성과 최종 파손을 초래합니다.

절충안 이해

공정 효율성 대 장비 수명

이러한 퍼니스를 작동하는 데는 내재된 긴장감이 있습니다. 800-1000°C 범위 내의 높은 온도는 일반적으로 다운스트림 내부 리포밍 공정에 유리합니다.

그러나 온도를 상한선으로 올리면 코킹 및 탄화의 속도가 빨라집니다.

불안정성의 비용

온도 또는 유량의 변동은 위험합니다. 일관성 없는 제어는 퍼니스의 일부가 과열되거나 정체되어 코킹이 가속화되는 국부적인 과열 지점을 생성합니다.

고가의 합금 튜브를 급격한 분해로부터 보호하려면 엄격한 안정성이 필요합니다.

목표에 맞는 올바른 선택

퍼니스 제어 전략을 최적화하려면 다음 우선 순위를 고려하십시오.

• 주요 초점이 공정 효율성인 경우: 샤프트 퍼니스에서 촉매 내부 리포밍 효과를 극대화하기 위해 배출구 온도를 1000°C에 가깝게 유지하는 것을 우선시하십시오.
• 주요 초점이 자산 보존인 경우: 코킹 및 탄화를 방지하여 퍼니스 튜브의 수명을 보장하기 위해 탄화수소 반응을 엄격하게 모니터링하는 데 집중하십시오.

성공은 인프라 무결성을 희생하지 않고 리포밍에 필요한 열을 공급하는 데 있습니다.

요약 표:

제어 요구 사항	목표 범위 / 위험	중요 영향
배출구 온도	800°C - 1000°C	샤프트 퍼니스에서 다운스트림 내부 리포밍을 활성화합니다.
코킹 제어	탄소 침착 방지	유량 및 열 전달 효율을 유지합니다.
탄화 방지	튜브 야금학 보호	합금 튜브의 취약성 및 조기 파손 방지.
가스 공급원 관리	고탄화수소 가스	복잡한 코크스 오븐 가스를 처리하기 위한 안정적인 가열이 필요합니다.

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참고문헌

1. Yuzhang Ji, Weijun Zhang. Development and Application of Hydrogen-Based Direct Reduction Iron Process. DOI: 10.3390/pr12091829

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