Pulverisierte Kohleinjektionsmethode - Pulverized coal injection method
Die Kohlenstaubinjektion ist ein Verfahren zur Verbesserung der Leistung eines Hochofens .
Hintergrund
Eisen ist ein Metall, das seit der Eisenzeit die Lebensweise der Menschen grundlegend beeinflusst hat . Es ist relativ häufig und kann aufgrund seiner nützlichen Materialeigenschaften leicht extrahiert und modifiziert werden, was zu niedrigen Preisen führt. Nach der industriellen Revolution (18.-19. Jahrhundert) wurde Eisen zu einem Kernmaterial der Industriemärkte, dessen Bedeutung sich in der Formulierung „Eisen ist Nation“ widerspiegelt. Ihre Produktion wurde direkt als Hinweis auf die nationale Macht angesehen. Insbesondere nach dem Zweiten Weltkrieg unterstützten die Regierungen nachdrücklich das Wachstum eines Eisenindustriemarktes, was erheblich zur Entwicklung einer globalen Wirtschaft beitrug. Eisen wird aus seinem Erz extrahiert und verhüttet in einem metallurgischen Ofen a „genannt Hochofen “.
Die Hochofenmethode wird voraussichtlich bis ins 22. Jahrhundert überleben, da sie im Vergleich zu anderen Eisenherstellungsverfahren eine effiziente Eisenproduktion zu wettbewerbsfähigen Kosten bietet. Hochöfen verbessern sich weiter mit Anpassungen aufgrund neuer Technologien, die von der weltweit steigenden Nachfrage angetrieben werden, aber der chemische Hauptprozess bleibt derselbe. Eine Prozessverbesserung kann jedoch viele der mit Hochöfen verbundenen Probleme nicht lösen. Die Eisenproduktionsrate wird stark von Schwankungen der Weltwirtschaft beeinflusst, und die Verbesserung der betrieblichen Effizienz des Prozesses ist von großer Bedeutung. Der größte Nachteil des Hochofenbetriebs ist jedoch die unvermeidliche Kohlendioxidproduktion aus Eisenreduktionsprozessen, die als einer der Hauptverursacher der globalen Erwärmung angesehen wird . Dementsprechend wird das PCI-Verfahren (Pulverized Coal Injection) zu einem international beliebten Verfahren zur Verbesserung des Hochofenbetriebs.
Pulverisierte Kohleinjektionsmethode
Die Kohlenstaubinjektion wurde im 19. Jahrhundert entwickelt, aber erst in den 1970er Jahren industriell umgesetzt. Steigende Kokskosten aufgrund der weltweit gestiegenen Nachfrage und damit des zunehmenden Wettbewerbs um die Ressource haben diese Methode für die eisenproduzierende Industrie attraktiv gemacht und ihren Wert gesteigert.
Die PCI-Methode basiert auf dem einfachen Konzept der Primärluft (als " Fördergas " bezeichnet), die Kohlenstaub transportiert, die durch eine Lanze in die Düse (mittlerer Bodeneinlass eines Hochofens) injiziert und dann mit sekundärer Heißluft (bezeichnet) gemischt wird die "Explosion"), die durch ein Blasrohr in der Düse zugeführt und dann zu einem Ofen geleitet wird, um einen ballonartigen Hohlraum zu erzeugen, der als "Laufbahn" bezeichnet wird, der dann die Verbrennung von Kohle und Koks ausbreitet und das feste Eisenerz schmilzt, wobei geschmolzenes Eisen freigesetzt wird. Der bemerkenswerteste Aspekt dieses Verfahrens ist, dass es ermöglicht, billigere Kohle im System zu verbrauchen, teuren Koks zu ersetzen und dadurch die Kosten erheblich zu senken. Aufgrund der rauen Umgebung im Ofen (> 2000 K) ist eine visuelle Beobachtung der Form und Größe der Laufbahn nicht möglich. Daher werden Fernmesssensoren verwendet, um die chemischen und physikalischen Reaktionen im Ofen zu untersuchen.
Ein besseres Verständnis der Laufbahn und der PCI-Methode kann die Leistung eines Hochofens optimieren und die Kosten senken. Weitere Verbesserungen der PCI-Methode und der Verwendung von Injektionsmethoden für Kohlemischungen (Mischen verschiedener Kohlen) ziehen die Industrie an.