صناعة الـ DRI (صناعة الحديد المختزل المباشر) تمثل قطاعًا مهمًا من تعدين الصلب، مع التركيز على تحويل خام الحديد إلى حديد معدني عالي النقاء من خلال عمليات الاختزال المعتمدة على الغاز أو الفحم عند درجات حرارة أقل من نقطة انصهار الحديد. Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. هي علامة تجارية محترفة لأفران التسخين وأنابيب أفران الصب بالطرد المركزي في الصين، وتعمل كمورد من المستوى الأول لشركة SINOPEC، وPetroChina، وCNOOC، ومورد مؤهل لمجموعة Sinochem Group. تدير الشركة قاعدة تصنيع لسخانات النار واسعة النطاق، وموقع إنتاج ذكي لأنابيب الفرن، ورصيف دحرجة/دحرجة، مما يوفر خدمات تعاقد EPC لفرن DRI ومجموعة أنابيب الإصلاح لـ DRI.
العمليات الأساسية وتكوين المعدات في صناعة تقنية الاختزال المباشر
وفي صناعة حديد الاختزال المباشر، تمثل عمليات أفران العمود القائمة على الغاز ما يقرب من 75.8% من الطاقة الإنتاجية العالمية، مع كون شركتي MIDREX وEnergiron هما المساران التكنولوجيان المهيمنان. يتكون تدفق العملية الأساسية من أربع مراحل: التخفيض، والإصلاح، واستعادة الحرارة، والقولبة. تقوم شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. بتزويد فرن DRI ومجموعة أنابيب الإصلاح لـ DRI، والتي تعد من المعدات الرئيسية في سلسلة العمليات هذه، مما يؤثر بشكل مباشر على كفاءة التوليد لتقليل الغاز وجودة تحويل خام الحديد.
يعد تحضير الغاز المختزل هو العنصر المركزي في عمليات الاختزال المباشر. يتم خلط الغاز الطبيعي (الميثان عادة) مع غاز الفرن المعاد تدويره ويتدفق عبر أنابيب الإصلاح المملوءة بمحفزات أساسها النيكل، حيث يخضع لتفاعلات الإصلاح عند درجات حرارة مرتفعة لإنتاج غاز مختزل غني بالهيدروجين وأول أكسيد الكربون. تقوم شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. بتصنيع أنابيب المحفز المصلح باستخدام تقنية الصب بالطرد المركزي، القادرة على تحمل درجات حرارة التشغيل التي تتجاوز 900 درجة مئوية ودورات الإجهاد الحراري المعقدة، مما يضمن ثبات تكوين الغاز المختزل.
| نوع العملية | اختزال | نموذج المفاعل | حصة القدرات العالمية | نطاق درجة الحرارة النموذجي |
| فرن رمح الغاز القائم | الغاز الطبيعي / الهيدروجين | فرن رمح | 75.8% | 900-1050 درجة مئوية |
| الفرن الدوار القائم على الفحم | الفحم غير فحم الكوك | الفرن الدوار | 24% | 900-1050 درجة مئوية |
| سرير مميع يعتمد على الغاز | الغاز الطبيعي | مفاعل الطبقة المميعة | 0.2% | تقريبا. 600 درجة مئوية |
| فرن الموقد الدوار | الفحم / فحم الكوك | فرن الموقد الدوار (RHF) | مشاركة طفيفة | 1250-1350 درجة مئوية |
يوضح الجدول أعلاه بوضوح توزيع مسارات التكنولوجيا الرئيسية في صناعة تقنية الاختزال المباشر. تهيمن عمليات أفران العمود القائمة على الغاز نظرًا لكفاءتها العالية، وانبعاثاتها المنخفضة، وأشكال المنتجات المرنة (DRI البارد، وDRI الساخن، والحديد المقولب الساخن HBI). تصمم شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. خط إنتاج فرن الاختزال المباشر (DRI) خصيصًا للأفران ذات الأعمدة القائمة على الغاز وأنظمة الإصلاح المرتبطة بها، والتي تغطي سلسلة التوريد الكاملة بدءًا من جسم فرن الاختزال وحتى تجميعات أنابيب الإصلاح.
المتطلبات الفنية ومعايير التصنيع لأنبوب الإصلاح DRI
يعتبر أنبوب الإصلاح DRI هو المكون الأساسي الذي يتحمل الضغط داخل فرن الإصلاح، ويعمل في ظل ظروف قاسية للغاية: درجات حرارة داخلية تتجاوز 900 درجة مئوية، وتسخين إشعاعي مباشر من لهب الاحتراق على السطح الخارجي، وضغط غاز داخلي مرتفع، والتآكل الميكانيكي من طبقات المحفز. تستخدم شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. تقنية الصب بالطرد المركزي لتصنيع أنابيب المحفز المصلح، وهي عملية تضمن بنية مجهرية كثيفة للجدار، وبنية حبيبية مكررة، ومقاومة زحف درجات الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة بشكل كبير.
فيما يتعلق باختيار المواد، تستخدم أنابيب DRI Reformer عادة سبائك النيكل والكروم العالية (مثل درجات HP وHK)، التي تحتوي على 25% - 35% كروم و35% - 45% نيكل، مع إضافات النيوبيوم والتنغستن والتيتانيوم والعناصر النزرة الأخرى لتعزيز حدود الحبوب. تقوم شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. بتشغيل موقع إنتاج ذكي لأنابيب الفرن المجهز بمعدات صب الطرد المركزي المتقدمة وأنظمة الاختبار غير المدمرة، مما يضمن أن كل أنبوب مصلح يلبي معايير الجودة الصارمة لصناعة البتروكيماويات.
مؤشرات الأداء الرئيسية لأنابيب الإصلاح
- درجة حرارة التشغيل: داخلي 900-1050 درجة مئوية، درجة حرارة الجدار تصل إلى 1100 درجة مئوية
- متطلبات الضغط: يتحمل ضغط الغاز المخفض الداخلي ووزن طبقة المحفز
- معيار المواد: سبيكة عالية المقاومة للحرارة من النيكل والكروم، هيكل مصبوب كثيف بالطرد المركزي
- عمر الخدمة: دورة التشغيل النموذجية حوالي 8-12 سنة
- عملية التصنيع: اختبار الآلات الدقيقة للصب بالطرد المركزي غير المدمر
تشتمل أوضاع فشل أنابيب الإصلاح في المقام الأول على تشوه الزحف، وتكسير الإجهاد الحراري، وتقصف الكربنة، والتشظي على نطاق الأكسيد. تعالج شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. هذه المخاطر من خلال نسب تكوين السبائك المحسنة، ومعدلات تبريد الصب الخاضعة للتحكم، وبروتوكولات فحص المصنع الصارمة أثناء تصميم وتصنيع أنابيب الإصلاح. وباعتبارها موردًا من المستوى الأول لشركة SINOPEC وPetroChina وCNOOC، فقد أظهرت منتجات الشركة تشغيلًا مستقرًا على المدى الطويل عبر العديد من منشآت DRI.
التصميم الإنشائي والتطبيقات الهندسية لفرن الاختزال المباشر للحديد (DRI).
يعد فرن DRI هو المفاعل الأساسي في عمليات الاختزال المباشر المعتمدة على الغاز، ويؤثر تصميمه الهيكلي بشكل مباشر على كفاءة التخفيض، واستهلاك الطاقة، ومعدل تعدين المنتج. يتكون فرن عمود DRI النموذجي المعتمد على الغاز من وعاء أسطواني مبطن بمواد مقاومة للحرارة. يتم شحن كريات خام الحديد أو الخام المقطوع من الأعلى وتنزل عن طريق الجاذبية، وتتصل بغاز الاختزال المتدفق لأعلى بطريقة معاكسة للتيار لإكمال تفاعل الاختزال. توفر شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. خدمات تعاقد EPC لفرن DRI، والتي تغطي سير العمل الكامل بدءًا من التصميم الهندسي وتصنيع المعدات وحتى التركيب والتشغيل وإدارة المشروع.
في الممارسة الهندسية، يجب أن يأخذ تصميم فرن DRI في الاعتبار بشكل شامل العوامل التالية: نسبة الارتفاع إلى القطر لجسم الفرن، وتوحيد تقليل توزيع الغاز، والتحكم في سرعة نزول العبء، وموثوقية أنظمة الختم الديناميكية. تستفيد شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. من الحلول الهندسية الناضجة والخبرة الواسعة في إدارة مشاريع البناء لتقديم خدمات EPC لأفران التسخين للعديد من منشآت البتروكيماويات والفحم الكيميائي ومنشآت تكرير النفط المحلية والدولية. تشتمل مجموعة المنتجات على أفران تكسير الإيثيلين، وأجهزة إصلاح توليد الهيدروجين، وأفران تسخين وحدة الستايرين، وأفران تسخين CDU وVDU، وأجهزة الإصلاح الأربعة في واحد، والمزيد.
| اسم المعدات | وظيفة | المكونات الأساسية | مجال التطبيق |
| فرن الـ DRI | مفاعل الاختزال المباشر لخام الحديد | جسم العمود، بطانة حرارية، نظام توزيع الغاز | محطات الاختزال المباشر للغاز (DRI) المعتمدة على الغاز |
| جمعية أنبوب المصلح | تخفيض مفاعل إصلاح الغاز | أنابيب الإصلاح، المحفزات، صفائح الأنابيب، أنابيب الضفيرة | أنظمة إصلاح DRI |
| فرن تكسير الإيثيلين | تكسير الهيدروكربونات بدرجة حرارة عالية | تكسير الأنابيب، قسم مشع، قسم الحمل الحراري | مصانع الإيثيلين البتروكيماوية |
| مصلح توليد الهيدروجين | إصلاح بخار الغاز الطبيعي للهيدروجين | أنابيب الإصلاح، الشعلات، استعادة الحرارة المفقودة | التكرير/إنتاج الهيدروجين الكيميائي |
| المصلح أربعة في واحد | تسخين متكامل متعدد العمليات | قسم مشع، قسم الحمل الحراري، أنابيب الرأس | التكامل بين التكرير والكيماويات على نطاق واسع |
يسرد الجدول أعلاه خطوط الإنتاج الرئيسية لشركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. في صناعة حديد الاختزال المباشر والقطاعات ذات الصلة. من المهم التأكيد على أن الشركة تقدم فقط نماذج المنتجات ووظائفها المدرجة صراحةً على موقعها الإلكتروني، بما في ذلك مجموعة أنابيب الإصلاح لـ DRI، وفرن DRI، وأنابيب تكسير الإيثيلين، والملفات المشعة، ومقاطع الحمل الحراري، وغيرها. تعتمد جميع أوصاف المنتج على قدرات التصنيع الفعلية والخبرة الهندسية.
اتجاهات التنمية والتحول الأخضر في صناعة حديد الاختزال المباشر
تشهد صناعة DRI العالمية تحولًا أخضر عميقًا. تُظهر عمليات الاختزال المباشر للغاز التقليدية القائمة على الغاز الطبيعي بالفعل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل بكثير من طرق الأفران العالية، في حين أن تقنية الاختزال المباشر للغاز التي تستخدم الهيدروجين الأخضر بنسبة 100% كعامل اختزال تعتبر المسار الرئيسي لإزالة الكربون من صناعة الصلب. قام مقدمو التكنولوجيا الرائدون مثل MIDREX بتطوير تصميمات نباتية قادرة على التبديل بمرونة بين المواد المختزلة (الغاز الطبيعي، والهيدروجين، والغاز الاصطناعي)، مع الاحتفاظ بالواجهات التقنية من أجل التخفيض المعتمد بالكامل على الهيدروجين في المستقبل. تراقب شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. هذا الاتجاه عن كثب، كما أن تصميمات فرن الاختزال المباشر (DRI) وتجميع الأنابيب الإصلاحية قادرة بالفعل على استيعاب تركيبات غاز مختزلة مختلفة.
ومن حيث حجم الإنتاج، تمثل مرونة تصميم محطات الاختزال المباشر للحديد ميزة أخرى مهمة. على عكس المسار التقليدي للأفران العالية-BOF، الذي يتطلب حدًا أدنى من الإنتاج السنوي يبلغ حوالي 2 مليون طن لتحقيق الجدوى الاقتصادية، يمكن لمصانع DRI أن تبدأ من 0.5 مليون طن سنويًا، وتشكيل مصانع فولاذية صغيرة بأفران القوس الكهربائي (EAF). وهذا يجعلها مناسبة بشكل خاص للمناطق ذات الموارد المشتتة أو إمدادات الغاز الطبيعي / الهيدروجين المحدودة. تقدم شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. إمكانات تعاقدية EPC تغطي مشاريع DRI بمقاييس مختلفة، بدءًا من توريد المعدات الأساسية وحتى التسليم الهندسي الكامل، مع توفر حلول مخصصة.
الأسئلة الشائعة
ما هي المواد المستخدمة عادة لتصنيع أنابيب DRI Reformer؟
عادةً ما يتم تصنيع أنابيب DRI Reformer من سبائك عالية المقاومة للحرارة من النيكل والكروم (مثل درجات HP وHK) باستخدام تقنية الصب بالطرد المركزي، لتحمل درجات حرارة التشغيل التي تزيد عن 900 درجة مئوية وبيئات ضغط الغاز الداخلي المرتفعة.
ما الذي يميز فرن DRI عن سخانات النار التقليدية؟
فرن الاختزال المباشر للحديد (DRI) عبارة عن مفاعل ذو عمود مصمم خصيصًا للاختزال المباشر لخام الحديد. وتشمل خصائصها المميزة الاتصال المضاد للتيار الغازي الصلب، وأنظمة الختم الديناميكية، والبطانة المقاومة للحرارة، والتي تختلف بشكل أساسي عن السخانات التقليدية التي تعمل بالنار في مبادئ العملية والتصميم الهيكلي.
ما هو التركيب النموذجي لاختزال الغاز في عمليات الاختزال المباشر للغاز القائمة على الغاز
في عمليات الاختزال المباشر المعتمدة على الغاز، يتكون الغاز المختزل عادةً من حوالي 55% هيدروجين و36% أول أكسيد الكربون، مع نسبة H2/CO تبلغ حوالي 1.5، ويتم توليدها من خلال الإصلاح التحفيزي للغاز الطبيعي في أنابيب الإصلاح.
ما هي أشكال المنتجات الرئيسية لـ DRI
تتوفر منتجات DRI في ثلاثة أشكال رئيسية: DRI البارد (CDRI)، وDRI الساخن (HDRI)، والحديد المقولب الساخن (HBI). يتم إنتاج HBI عن طريق ضغط DRI الساخن في قوالب عالية الكثافة للتخزين والنقل الآمن.
ما هو عمر الخدمة النموذجي لأنبوب الإصلاح؟
في ظل ظروف التشغيل العادية، تتمتع أنابيب الإصلاح عادةً بعمر خدمة يتراوح من 8 إلى 12 عامًا تقريبًا، اعتمادًا على درجة حرارة التشغيل، وتقلبات الضغط، وتكرار استبدال المحفز، ودرجة مادة الأنبوب.
ما هي الخدمات المتعلقة بـ DRI التي تقدمها Tuopu Industry
توفر شركة Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. تصنيع وتوريد المعدات الأساسية بما في ذلك فرن DRI ومجموعة أنابيب الإصلاح لـ DRI، بالإضافة إلى خدمات تعاقد EPC للسخانات التي تعمل بالنار والتي تغطي التصميم الهندسي وتصنيع المعدات والتركيب والتشغيل وإدارة المشاريع.
ما هي المزايا البيئية التي توفرها عملية DRI مقارنة بصناعة الصلب في الفرن العالي
تستهلك عمليات الاختزال المباشر للحديد (DRI) ما يقرب من نصف الطاقة التي تستهلكها طرق الأفران العالية وتولد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل بكثير. عند استخدام الهيدروجين بنسبة 100% كعامل اختزال، يمكن تحقيق انبعاثات كربون قريبة من الصفر، وهو ما يمثل مسارًا تكنولوجيًا أساسيًا للتحول الأخضر في صناعة الصلب.
ما هي المزايا التي يقدمها الصب بالطرد المركزي لتصنيع أنابيب الإصلاح؟
ينتج الصب بالطرد المركزي أنابيب مصلح ذات بنية مجهرية كثيفة للجدار، وحجم حبيبي مكرر، وغياب عيوب الانكماش، مما يعزز بشكل كبير مقاومة الزحف في درجات الحرارة العالية، ومقاومة الأكسدة، والقدرة على تحمل الضغط مقارنة بعمليات الصب الثابتة.
