Tungku Timur Tinggi Kapasitas Modern: Fitur Utama & Keunggulan

Pendahuluan: Fitur Utama Tungku Timur Tinggi Kapasitas Modern

Performa pabrik baja terintegrasi sangat bergantung pada performa unit pembuatan besinya. Di pabrik baja terintegrasi, produksi logam panas (HM) dalam tungku timur (BF) adalah jalur yang dipilih secara global untuk pembuatan besi. Biaya spesifik produksi baja sangat bergantung pada biaya spesifik HM dalam BF. Oleh karena itu, BF adalah unit yang sangat penting dari pabrik baja.

BF modern adalah BF kapasitas tinggi yang memiliki volume berguna besar. Ia memiliki banyak fitur teknologi canggih. Karena fitur teknologi canggih, ia memiliki masa kampanye yang lebih lama dan indeks produksi yang lebih baik. Ia memiliki zona reduksi indirekt yang lebih besar dan luas permukaan spesifik yang lebih kecil, yang bermanfaat untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan gas, mengurangi kehilangan panas, dan mengurangi tarif bahan bakar. Tarif kokas, tarif batu bara, dan tarif bahan bakar dari BF kapasitas tinggi modern biasanya rendah karena ia memiliki teknologi terintegrasi untuk operasi rendah karbon.

BF kapasitas tinggi modern memiliki produktivitas yang lebih tinggi ditentukan sebagai ton logam panas (tHM) produksi per meter kubik volume berguna per hari dan konsumsi bahan bakar spesifik yang lebih rendah. Oleh karena itu ia memiliki biaya spesifik produksi HM yang lebih rendah dan investasi per ton kapasitas HM yang lebih rendah. Ini karena BF kapasitas tinggi modern menggunakan beberapa teknologi modern terbaru dan memiliki fitur untuk memastikan kualitas bahan baku yang dimuat ke dalam BF, operasi BF yang lebih lancar, dan pemanfaatan energi termal dan kimia gas yang lebih baik untuk mengurangi tarif bahan bakar.

Teknologi Canggih dan Fitur BF Kapasitas Tinggi Modern

BF kapasitas tinggi modern menggabungkan banyak teknologi terbaru. Teknologi ini meliputi teknologi persiapan bahan baku dan teknologi terkait dengan peningkatan efisiensi pemanfaatan gas BF. Selain itu, furnas kapasitas tinggi modern memiliki banyak fitur canggih. Teknologi canggih utama dan fitur dari BF kapasitas tinggi modern ditunjukkan di Gambar 1 dan dijelaskan selanjutnya.

Gambar 1 Teknologi canggih utama dan fitur dari tungku timur kapasitas tinggi modern

Teknologi Persiapan Bahan Baku

Teknologi persiapan bahan baku utama mencakup (i) penggunaan sinter dengan kandungan silika rendah dan daya reduksi tinggi, (ii) optimasi pencampuran batu bara untuk pembakaran batu bara, (iii) teknologi pencampuran bahan baku, (iv) kontrol beban unsur berbahaya, (v) teknologi penyaringan bahan baku, (vi) penggunaan sinter ukuran lebih kecil, (vii) penggunaan kokas kacang, dan (viii) injeksi debu kokas kering.

Penggunaan sinter dengan kandungan silika rendah dan daya reduksi tinggi – Sinter dengan kandungan silika rendah memiliki kandungan besi (Fe) yang tinggi sehingga mengurangi volume escor dalam BF. Ia memiliki properti metalurgi yang ditingkatkan terutama karakteristik pelunakannya dan penggunaannya dalam BF menggeser posisi zona koesesi ke bawah dan dengan demikian mengurangi ketebalan zona koesesi, mempromosikan reduksi indirekt, dan meningkatkan permeabilitas kolom beban. Secara statistik kandungan silika sinter harus sekitar 5 % hingga 5,5 %. Teknologi spesifik untuk produksi sinter dengan kandungan silika rendah dan daya reduksi tinggi mencakup hal-hal berikut.

Peningkatan dasaritas sinter diperlukan ke tingkat yang diinginkan. Karena jumlah fase pengikat berkurang akibat pengurangan kandungan silika, dasaritas biner sinter harus ditingkatkan dengan baik untuk meningkatkan kandungan CaO (oksida kalsium), yang pada gilirannya meningkatkan kandungan ferrit kalsium, yang bermanfaat untuk mempertahankan jumlah fase pengikat yang diperlukan dan untuk meningkatkan daya reduksi sinter.

Peningkatan rasio halus dan mikro-halus material dalam campuran sinter memiliki efek yang diinginkan pada fase pengikat. Fase pengikat berasal dari halus berukuran kecil, yang dapat mempromosikan reaksi fase padat dan pembentukan fase cair sinter.

Tipe dan karakteristik biji besi memiliki dampak penting pada pembentukan ferrit kalsium dan kepadatan campuran sintering. Berdasarkan nilai karakteristik sintering biji besi, fase sintering yang sesuai dapat dibentuk dengan pilihan yang tepat dari tipe biji besi, yang dapat memenuhi persyaratan jumlah fase pengikat untuk produksi sinter dengan kandungan silika rendah sambil memenuhi persyaratan sinter dengan daya reduksi tinggi.

Peningkatan tinggi lapis sintering di mesin sintering memiliki banyak keuntungan. Ia memiliki efek regenerasi sendiri dari lapis sintering dan dengan demikian mengurangi konsumsi bahan bakar padat dan konsumsi panas keseluruhan. Dengan demikian, sintering pada suhu tinggi menurun, atmosfer oksidasi diperkuat, kandungan FeO sinter berkurang, kandungan ferrit kalsium meningkat, dan daya reduksi sinter meningkat. Ini bermanfaat dalam meningkatkan fraksi ukuran sinter dengan kandungan silika rendah.

Optimasi pencampuran batu bara untuk pembakaran batu bara – BF kapasitas tinggi modern memerlukan kokas dengan kualitas lebih tinggi. Ada beberapa persyaratan untuk kualitas kokas yang diperlukan untuk BF kapasitas tinggi modern. Persyaratan kokas untuk pemeliharaan kolom beban di zona lumpur dan pemeliharaan permeabilitas di area hearth secara material berbeda karena volume BF tinggi. Seiring peningkatan volume BF, diameter hearth lebih besar, batch biji meningkat, beban pada kokas meningkat, dan oleh karena itu kokas dengan kekuatan dingin yang lebih tinggi diperlukan. Aktivitas hearth BF kapasitas tinggi modern memiliki dampak lebih tinggi pada hasil, operasi lancar, injeksi bubuk batu bara dan tapping, sehingga persyaratan yang lebih tinggi untuk meningkatkan degradasi kokas dalam BF dan untuk memastikan ukuran kokas yang diperlukan sebelum tuyere dan di area deadman.

Peningkatan laju injeksi bubuk batu bara telah secara drastis memperpanjang waktu tinggal kokas dalam BF. Oleh karena itu, ini juga telah meningkatkan stres kimia dan fisik pada kokas. Dengan laju injeksi bubuk batu bara (PCI) 200 kg/tHM hingga 250 kg/tHM, waktu tinggal kokas dua kali lebih lama dibandingkan dengan kasus tanpa injeksi bubuk batu bara. Peningkatan porositas kokas dan penurunan kekuatan di bagian bawah telah diamati saat meningkatkan laju PCI. Oleh karena itu, persyaratan untuk kualitas kokas jauh lebih tinggi di BF kapasitas tinggi modern dengan laju injeksi bubuk batu bara yang tinggi.

Pada hari ini untuk mengontrol biaya kokas metalurgi, beberapa tipe batu bara dengan analisis proximat yang berbeda dan dengan properti pembakaran yang berbeda digunakan dalam bentuk campuran untuk produksi kokas BF. Di beberapa pabrik, campuran batu bara bahkan berisi jumlah kecil batu bara yang tidak dapat dibakar. Untuk produksi kokas BF dengan kekuatan dan properti termal yang diperlukan yang dibutuhkan untuk BF kapasitas tinggi modern, ada persyaratan yang harus dipenuhi untuk seleksi batu bara untuk campuran batu bara dan ada kebutuhan untuk pencampuran yang seragam batu cara sebelum pembakaran campuran batu bara.

Teknologi pencampuran bahan baku – Fluktuasi kandungan Fe beban besi dan dasaritas escor menyebabkan operasi BF yang tidak stabil dan meningkatkan tarif kokas dan mengurangi output dari BF. Pada hari ini, dengan BF kapasitas besar modern, terdapat bangunan penyimpanan bahan baku untuk melakukan fungsi penyimpanan, pencampuran, dan penanganan massal untuk mengurangi fluktuasi dalam komposisi biji, sinter atau pelet. Kadar kelembaban dan fraksi ukuran bahan baku yang dimuat ke dalam BF juga harus dikontrol untuk memenuhi persyaratan BF. Juga, variasi dan proporsi bahan baku disesuaikan sesuai dengan persyaratan produksi BF. Juga, seluruh proses persiapan bahan baku harus menyesuaikan perubahan dalam pasokan bahan baku. Seluruh proses diotomatisasi dengan memanfaatkan model biji cerdas. Model ini memprogram rencana umum pencampuran biji, alokasi dinamis bahan baku ke tangki dosing, dan kontrol cerdas kecepatan pemotongan dari penimbang pakan konstan untuk memastikan komposisi seragam beban biji yang akan dimuat ke dalam BF. Simpangan baku dikontrol dalam persentase silika pada tingkat plus/minus 0,125 % dan dalam persentase total besi pada tingkat plus/minus 0,375 %.

Kontrol beban unsur berbahaya – Beban unsur berbahaya harus dikontrol karena akumulasi unsur berbahaya dalam BF merusak lapisan refraktori. Ini pada gilirannya mengarah pada fluktuasi beban termal yang sering dan menghasilkan furnas yang tidak stabil. Utamanya, unsur berbahaya menyebabkan degradasi kokas, merusak fungsi penahan beban kokas, dan mengarah pada tarif kokas yang lebih tinggi. Penelitian yang dilakukan di salah satu BF kapasitas tinggi telah menunjukkan bahwa di bawah beban alkali sekitar 4 kg/tHM dan beban seng sekitar 280 g/tHM, tingkat degradasi ukuran kokas yang terletak pada 0,5 m hingga 2,5 m di atas tuyere sekitar 70 %, yang berarti kokas sangat terdegradasi. Oleh karena itu, perhatian khusus diperlukan di BF kapasitas tinggi untuk kontrol beban alkali ke tingkat yang di bawah 2 kg/tHM, dan beban seng ke tingkat yang di bawah 150 g/tHM.

Teknologi penyaringan bahan baku – BF memiliki kolom bahan baku bergerak vertikal yang membutuhkan permeabilitas yang baik untuk operasi lancar furnas. Oleh karena itu, pengisian halus harus dikontrol dengan penyaringan kontinu beban dan ini berarti kontrol ketat pada operasi penyaringan bahan baku beban BF. Proporsi bahan dengan ukuran kurang dari 5 mm dalam beban BF tidak boleh melebihi 5 %. Pengurangan pengisian bahan baku beban dengan ukuran kurang dari 5 mm juga mengurangi kadar debu di gas BF atas. Setiap penurunan 1 % pengisian halus di BF mengurangi tarif kokas sekitar 0,5 %.

Penggunaan sinter ukuran lebih kecil – Penggunaan sinter ukuran lebih kecil meningkatkan hasil sinter dan mengurangi tarif bahan bakar di pabrik sinter. Selain itu, penggunaan sinter ukuran lebih kecil juga mengurangi beban sirkulasi di pabrik sinter. Biasanya sinter dimuat di BF kapasitas tinggi modern dalam dua rentang ukuran yang terdiri dari (i) lebih besar dari 10 mm, dan (ii) dalam rentang 4 mm hingga 10 mm. Fraksi 4 mm hingga 10 mm dimuat di tepi untuk pemanfaatan efisiensi sinter yang lebih baik dan perbaikan dalam generasi gas serta pengurangan tarif bahan bakar.

Penggunaan kokas kacang – Rentang ukuran kokas kacang biasanya 10 mm hingga 25 mm. Kokas kacang biasanya dimuat dengan beban biji di BF. Pengisian kokas kacang di BF meningkatkan pemanfaatan energi dalam pembuatan besi. Praktik pengisian kokas kacang di BF kapasitas tinggi telah menunjukkan bahwa ini bermanfaat untuk operasi lancar BF dan memiliki efek yang berbeda dalam mengurangi tarif bahan bakar.

Injeksi debu kokas pendinginan kering – Jumlah debu kokas yang besar dihasilkan selama pendinginan kering kokas. Debu kokas ini memiliki nilai kalorik (CV) yang jauh lebih tinggi dari CV batu bara yang digunakan untuk PCI. Sekitar 8 % debu pendinginan kering kokas dapat ditambahkan ke batu bara mentah yang digunakan untuk PCI. Ini meningkatkan konten karbon tetap batu bara yang digunakan untuk injeksi dan mengarah pada pengurangan tarif bahan bakar. Konsumsi debu kokas sekitar 4-5 kg/tHM dapat tercapai dengan penyesuaian yang sesuai dalam proses penggilingan dan injeksi.

Peningkatan Efisiensi Pemanfaatan Gas BF

BF adalah reaktor kontinu di mana bahan baku beban dimuat dalam lapisan bergantian biji dan kokas secara tidak teratur. Struktur berlapis ini dipertahankan saat bahan baku beban menurun melalui furnas. Distribusi beban adalah pencapaian susunan yang tepat dari lapisan berbagai material di dalam furnas dan terutama distribusi radial (karena simetri aksial biasanya diinginkan). Bahan baku beban yang berbeda yang dimuat ke dalam furnas sangat berbeda satu sama lain. Biji sekitar empat kali lebih berat dari kokas dan ukuran partikel 2 hingga 4 kali lebih kecil, yang mempengaruhi permeabilitas gas dan pemanasan lapisan yang dimuat. Saat gas reduser naik dari bawah, ia menemui lapisan beban yang memiliki tingkat permeabilitas yang sangat berbeda. Oleh karena itu, distribusi radial biji dan kokas adalah faktor penting yang mengatur distribusi aliran gas di dalam furnas.

Secara umum, fraksi biji dari total volume atau massa digunakan untuk mengukur distribusi material. Wilayah (radial) dengan fraksi biji yang lebih tinggi menghasilkan aliran gas yang lebih rendah. Dalam beberapa praktik operasi, aliran gas yang lebih tinggi di pusat furnas diinginkan, karena efektif dalam mengurangi gerakan tidak kontinu beban padat, yang mengarah pada operasi BF yang lebih lancar. Oleh karena itu, batch kokas berukuran besar, dikenal sebagai 'kokas pusat', atau sinter dan biji lumpur berukuran besar dimuat dekat pusat furnas untuk meningkatkan permeabilitas gas di wilayah tersebut. BF dengan pengisian tanpa lonceng dilengkapi untuk mengisi kokas langsung ke pusat furnas. Namun, aliran gas yang lebih tinggi juga menghasilkan suhu gas yang lebih tinggi karena gas tidak memiliki cukup waktu untuk pertukaran panas dan rasio aliran termal (didefinisikan sebagai rasio kapasitas panas antara beban dan gas) rendah.

Wilayah dengan suhu gas yang lebih tinggi biasanya sesuai dengan tingkat zona koesesi yang lebih tinggi. Oleh karena itu, pembacaan suhu dari sonda beban di atas adalah indikator penting dari distribusi beban di dalam furnas. Saat beban menurun ke dalam furnas, biji direduksi dan pada sekitar 1200 derajat C (tergantung pada kualitas biji), ia mulai melunak dan akhirnya meleleh pada sekitar 1350 deg C. Kokas, di sisi lain, mempertahankan bentuknya (kecuali jumlah yang dikonsumsi oleh reaksi kehilangan larutan) sampai mencapai tingkat tuyere. Bagian semi-leleh dari beban sangat tidak dapat dicapai oleh aliran gas, jadi gas harus mengalir melalui wilayah yang lebih dapat dicapai, celah kokas, di zona koesesi di mana ia berubah ke arah lebih horizontal, sampai mencapai zona lumpur. Jika celah kokas tersumbat atau tidak cukup lancar, irregularitas furnas seperti gantungan atau penurunan beban yang tidak teratur dapat terjadi. Distribusi beban memainkan peran utama dalam mempengaruhi ukuran celah kokas di zona koesesi. Ini juga mempengaruhi pembentukan zona deadman di furnas serta tingkat aus lapisan furnas dengan mengontrol aliran gas dan dengan demikian kehilangan panas. Sebagian besar praktik operasi BF kapasitas tinggi berfokus pada kekurangan yang semakin berkembang dari bahan baku beban berkualitas tinggi dan dalam peningkatan efisiensi furnas. Praktik baru ini memerlukan kontrol yang sangat tepat dari distribusi beban yang dilakukan oleh pemodelan yang akurat dan perhitungan cepat. Dengan demikian, simulasi distribusi beban menjadi kebutuhan yang semakin penting untuk operasi lancar furnas. Selain itu, laju injeksi batu bara yang tinggi melalui tuyere di BF mengurangi tarif kokas di furnas, jadi ketebalan lapisan kokas semakin berkurang. Semua ini memerlukan kontrol yang tepat dari distribusi bahan baku beban untuk memungkinkan permeabilitas yang cukup di furnas dan lokasi yang sesuai dari celah kokas di zona koesesi.

Di dalam BF, beberapa reaksi terjadi karena gerakan berlawanan dari beban dan gas. Oleh karena itu, BF beroperasi dengan efisien ketika ada gerakan beban yang lancar ke bawah dan distribusi aliran gas yang seimbang. Ini mengarah pada peningkatan efisiensi pemanfaatan gas dan pengurangan tarif bahan bakar. Peningkatan efisiensi pemanfaatan gas dapat dicapai karena pemanfaatan penuh energi termal dan kimia gas. Efisiensi pemanfaatan gas dari BF kapasitas tinggi modern umumnya tinggi dan di banyak BF di atas 50 %. Cara utama untuk peningkatan efisiensi pemanfaatan gas dan peleburan beban besi di BF dicapai melalui distribusi beban yang tepat di furnas yang pada gilirannya menyesuaikan distribusi aliran gas.

Penyesuaian di Bagian Atas BF

Dicapai dengan kontrol pengisian bahan baku beban. Pengisian bahan baku beban dapat melalui (i) pengisian pusat, (ii) pengisian tepi, atau (iii) pengisian radial terkontrol untuk mencapai distribusi aliran gas yang rasional. Kontrol pengisian bahan baku beban mencakup (i) mode pengisian, (ii) bobot batch, dan (iii) pemeliharaan tingkat garis stok.

Mode pengisian membutuhkan peraturan untuk peningkatan efisiensi pemanfaatan gas. Batch material dan ukurannya serta urutan pengisian menentukan kedalaman material di dalam furnas. Secara umum, saat laju PCI meningkat, terjadi peningkatan rasio biji terhadap kokas karena penurunan bobot batch kokas yang mengakibatkan penyempitan jendela kokas di furnas. Akibatnya, rasio biji/kokas di batas zona lumpur meningkat, sehingga distribusi aliran gas terpengaruh, mengarah pada degradasi permeabilitas dan peningkatan perbedaan tekanan. Oleh karena itu, untuk menyesuaikan aliran gas pusat, pengisian kokas pusat perlu ditingkatkan dan kedalaman jendela kokas perlu ditingkatkan. Juga, di tepi, beban perlu disesuaikan dengan baik baik dengan meningkatkan jumlah kokas atau mengurangi jumlah biji. Secara keseluruhan, operasi pusat furnas perlu ditingkatkan dan pembatasan jumlah biji yang bergulung ke pusat perlu dijamin, untuk menghindari penghambatan aliran gas pusat, degradasi operasi lancar, dan peningkatan tarif bahan bakar. Pengisian kokas pusat dan kedalaman jendela kokas harus ditentukan sesuai dengan kondisi BF.

Di BF kapasitas besar, periode peleburan meluas dan degradasi kokas lebih parah dan karena itu, aliran gas meningkat. Seiring bertambahnya luas penampang, volume zona deadman meningkat dan keseragaman distribusi aliran gas menurun. Oleh karena itu, ada kebutuhan untuk memperkuat aliran gas pusat dan meningkatkan tinggi zona koesesi berbentuk V terbalik untuk memastikan area jendela kokas yang cukup dan aliran gas yang lancar. Mode pengisian kokas pusat dapat meningkatkan dan menstabilkan aliran gas pusat, mengurangi kehilangan larutan kokas pusat, mencegah degradasi kokas, meningkatkan tinggi zona koesesi secara sesuai, dan memastikan distribusi aliran gas yang rasional dan operasi furnas yang lancar. Oleh karena itu, BF kapasitas tinggi dapat mengadopsi mode pengisian kokas pusat jika perlu, tetapi pada saat yang sama harus memperhatikan bahwa ini tidak dilakukan berlebihan.

Keuntungan terbesar dari mode pengisian yang diatur adalah efisiensi pemanfaatan gas yang lebih tinggi dan tarif bahan bakar yang lebih rendah, tetapi ini memerlukan kualitas bahan baku beban yang lebih tinggi dan seragam. Sementara keuntungan terbesar dari mode pengisian kokas pusat adalah bahwa ini menyesuaikan fluktuasi dalam kualitas bahan baku beban, tetapi dengan keuntungan besar yang menurunkan efisiensi pemanfaatan gas yang pada gilirannya mengarah pada tarif bahan bakar yang lebih tinggi.

Bobot batch biji memiliki dampak signifikan terhadap distribusi beban di kerongkong furnas, dan memiliki beberapa pengaruh pada distribusi aliran gas. Bobot batch memiliki rentang kontrol yang berbeda untuk berbagai BF. Seiring bertambahnya volume BF, luas kerongkong meningkat dan oleh karena itu bobot batch biji perlu ditingkatkan sesuai. Oleh karena itu semua peralatan di sisi pengisian BF perlu dirancang dan diukur untuk cocok dengan bobot batch biji yang lebih tinggi. Batch biji yang lebih besar bermanfaat untuk stabilitas furnas, meningkatkan efisiensi pemanfaatan gas dan mengurangi tarif bahan bakar. Dengan demikian, dari sudut pandang stabilisasi lapisan kokas di zona koesesi dan mengurangi perubahan distribusi aliran gas, penyesuaian atas di BF adalah untuk menstabilkan bobot batch kokas untuk kedalaman kokas yang sesuai dan sesuai mengubah bobot batch biji.

Pemeliharaan tingkat garis stok dilakukan dengan menyesuaikan tinggi jatuh beban untuk mengubah posisi penyimpanan puncak, dan dalam kombinasi dengan sudut awal tongkat. Dengan tingkat garis stok yang berbeda, distribusi beban di permukaan berbeda dan ini memiliki pengaruh tinggi pada distribusi aliran gas. Tingkat garis stok berkaitan dengan profil kerongkong, profil shaft atas dan properti bahan baku beban. Dalam praktik, kontrol tingkat garis stok harus digabungkan dengan sudut pengisian tongkat tanpa lonceng, dan titik jatuh awal harus terletak dalam 300 mm dari dinding.

Penyesuaian di Bagian Bawah BF

Penyesuaian di bagian bawah BF dilakukan dengan penyesuaian parameter blast untuk mengontrol zona pembakaran tuyere yang memiliki efek pada distribusi awal aliran gas di furnas. Ini krusial untuk mengontrol operasi furnas yang lancar, distribusi aliran gas yang rasional dan peningkatan efisiensi pemanfaatan gas. Distribusi aliran gas awal yang rasional dapat dicapai melalui penyesuaian di bagian bawah BF. Ini dilakukan dengan kontrol volume blast dan kontrol energi kinetik blast udara panas.

Kontrol volume blast dilakukan untuk mempengaruhi volume gas bosh. Ketika volume gas bosh kecil, dengan peningkatan volume blast dan pergerakan di BF membaik sehingga terjadi penurunan tarif bahan bakar dan tarif kokas. Setelah pergerakan di BF dicapai pada tingkat tertentu maka volume gas bosh harus dibatasi. Peningkatan lebih lanjut dalam volume blast mengarah pada peningkatan tarif bahan bakar dan tarif kokas. Ini karena aliran gas dipengaruhi oleh permeabilitas kolom beban. Perkembangan aliran gas tepi atau aliran gas pusat yang berlebihan mengarah pada penurunan efisiensi pemanfaatan gas dan peningkatan tarif bahan bakar. Di BF kapasitas tinggi modern volume blast dikontrol pada tingkat yang wajar untuk memastikan distribusi gas yang rasional, meningkatkan efisiensi pemanfaatan gas dan mengurangi kokas dan tarif bahan bakar.

Kontrol energi kinetik blast udara panas dilakukan untuk mencapai kedalaman raceway yang optimal atau hampir optimal, dan distribusi aliran gas awal yang rasional. Zona pembakaran tuyere disesuaikan dengan baik untuk mempertahankan kecepatan angin yang sesuai dan energi kinetik blast dan untuk menghindari pengaruh kecepatan angin yang terlalu tinggi dan energi kinetik blast pada kokas di raceway. Tujuan di BF kapasitas tinggi modern adalah untuk mencapai energi kinetik blast pada tingkat sekitar 14.000 kilogram meter / detik (kg.m/s) hingga 15.000 kg.m/s. Untuk mencapai tingkat energi kinetik ini, langkah pertama adalah mempertahankan kecepatan angin yang wajar (biasanya dalam rentang 250 meter per detik hingga 270 meter per detik). Jika jumlah kokas dalam beban tinggi maka kecepatan angin dapat lebih tinggi, dan sebaliknya. Namun, kecepatan angin tunduk pada batas atas dengan pencocokan yang sesuai dari volume blast, zona pembakaran tuyere, suhu blast, dan tekanan atas dalam batas yang wajar untuk mencapai indeks produksi yang baik.

Fitur Penting BF Kapasitas Tinggi Modern

Beberapa fitur penting dari BF kapasitas tinggi modern dijelaskan di bawah ini.

Suhu blast tinggi – Panas yang diperlukan untuk melakukan proses peleburan di BF terutama berasal dari pembakaran bahan bakar (kokas + batu bara) dan panas fisik blast udara panas. Biasanya panas fisik blast udara panas sekitar 30 % dari kebutuhan panas total di BF. Semakin banyak panas fisik yang dibawa oleh blast udara panas, semakin rendah panas yang diperlukan dari pembakaran bahan bakar. Peningkatan suhu blast mengurangi tarif bahan bakar dan menghemat biaya produksi HM. Ini karena panas fisik yang dibawa oleh blast panas dapat menggantikan beberapa bahan bakar. Juga, dengan peningkatan suhu blast, laju PCI dapat ditingkatkan. Peningkatan laju PCI menggantikan beberapa kokas, dan dengan demikian mengurangi tarif kokas.

Beberapa tahun terakhir, teknologi tungku blast panas mengalami perkembangan signifikan. Perkembangan teknologi tungku blast panas adalah dari pembakaran internal ke pembakaran eksternal, dan kemudian ke pembakaran atas. Gas bahan bakar yang biasanya adalah campuran gas dengan nilai kalorik rendah (CV) biasanya terdiri dari gas BF yang diperkaya dengan bagian gas CV tinggi (biasanya gas oven kokas) hingga hanya gas BF dengan teknologi pra-pemanasan gas-udara ganda untuk memenuhi persyaratan suhu blast tinggi yang juga meningkat tahun demi tahun. Suhu blast beberapa BF kapasitas tinggi dalam rentang 1.250 derajat C hingga 1300 derajat C.

Blast dehumidifikasi – Blast dehumidifikasi menghilangkan kehilangan panas yang diperlukan untuk dekomposisi air dalam blast furnace. Ini pada gilirannya meningkatkan suhu nyala api, mempromosikan laju PCI yang lebih tinggi dan dengan demikian mengurangi tarif kokas. Biasanya, untuk setiap 1 g/Ncum kelembaban yang dihapus dalam blast udara panas, ada penurunan tarif kokas dalam rentang 0,8 kg/tHM hingga 1 kg/tHM. Untuk mempertahankan kondisi termal hearth, untuk setiap 1 g/N cum pengurangan kelembaban, laju PCI meningkat 1,5 kg/tHM hingga 2,0 kg/tHM.

BF kapasitas tinggi modern beroperasi dengan suhu blast tinggi dan kelembaban blast rendah, dengan menyesuaikan jumlah PCI untuk mengontrol suhu furnas. Di banyak furnas, suhu blast stable pada 1.230 derajat C hingga 1.250 derajat C, dan kelembaban dalam blast stable pada 10 g/N cum hingga 15 g/N cum.

Tekanan atas tinggi – Peningkatan tekanan atas mengurangi kecepatan aliran gas, menurunkan kehilangan tekanan dalam beban, dan mempromosikan operasi lancar BF. Selain itu, peningkatan tekanan atas mengurangi jumlah debu, meningkatkan efisiensi pemanfaatan kokas dan batu bara, dan mengurangi tarif kokas dan bahan bakar. Saat ini, peningkatan tekanan atas telah menjadi sarana yang tidak dapat dilepaskan untuk produksi normal di BF. Tekanan atas BF kapasitas tinggi modern biasanya di atas 2,75 kg/sq cm.

Injeksi batu bara bubuk yang ekonomis – Tujuan injeksi batu bara bubuk adalah untuk menghemat kokas dan mengurangi biaya produksi HM. Meskipun perbedaan harga antara batu bara dan kokas, jika rasio penggantian batu bara terhadap kokas menurun ke tingkat tertentu, ini meningkatkan tarif bahan bakar, dan manfaat ekonomi dari injeksi batu bara bubuk terkompensasi. Oleh karena itu, untuk injeksi batu bara bubuk yang ekonomis, ada kebutuhan agar rasio penggantian yang tinggi tetap terjaga sambil meningkatkan jumlah injeksi batu bara bubuk. Jika dengan meningkatkan laju PCI, terjadi peningkatan tarif bahan bakar karena penurunan laju pembakaran batu bara dan karena penurunan rasio penggantian maka ini bukan injeksi batu bara bubuk yang ekonomis. BF kapasitas tinggi modern bertujuan untuk injeksi batu bara bubuk yang ekonomis. Prasyarat untuk injeksi batu bara bubuk yang ekonomis adalah sebagai berikut.

• Peningkatan kualitas beban, termasuk kokas, sinter, pelet, dan biji lumpur, untuk mengurangi volume escor dan meningkatkan permeabilitas di bagian atas dan bawah BF.
• Penerapan tingkat pengayaan oksigen yang tinggi, suhu blast udara panas yang tinggi, dan dehumidifikasi blast udara panas sangat penting untuk mengontrol suhu nyala api dan jumlah batu bara bubuk dan bubuk kokas yang tidak terbakar yang terkumpul di hearth, dan meningkatkan laju pembakaran batu bara bubuk yang diinjeksi. Pengayaan oksigen blast udara panas mengurangi volume gas per ton HM, meningkatkan suhu nyala api, dan mengubah distribusi suhu di BF. Penggabungan pengayaan oksigen dengan injeksi batu bara bubuk yang sesuai mengurangi perubahan rasio aliran panas, mempertahankan suhu nyala api dalam batas yang wajar, dan membuat operasi BF stabil. Setiap peningkatan 1 % dalam tingkat pengayaan oksigen mengarah pada peningkatan laju pembakaran batu bara sebesar 1,51 %. Pengayaan oksigen blast udara panas yang tinggi adalah ciri khas dari BF kapasitas tinggi modern. Ada BF kapasitas tinggi yang beroperasi dengan tingkat pengayaan oksigen lebih dari 10 %. Pengayaan blast udara panas yang tinggi juga mengkomensasi degradasi kualitas kokas BF.
• Distribusi aliran gas yang rasional dan operasi stabil BF dijamin ketika ada aliran gas pusat yang sesuai di bagian bawah BF. Ini dijamin dengan penyesuaian parameter blast yang membantu dalam pemanfaatan penuh batu bara bubuk yang tidak terbakar yang masuk ke hearth dan dengan demikian efisiensi pemanfaatan batu bara meningkat.
• Optimasi pencampuran batu bara untuk injeksi meningkatkan properti pembakaran batu bara campuran, meningkatkan laju PCI, memperluas opsi tipe batu bara, dan mengurangi biaya batu bara campuran. Secara umum batu bara antracit dengan kandungan C (karbon) tetap yang tinggi dan CV tinggi dicampur dengan batu bara bitumen dengan kandungan bahan mudah ulet (VM) yang tinggi dan properti pembakaran yang baik. Kandungan VM dari batu bara campuran harus dikontrol dalam rentang 15 % hingga 25 % dan kandungan abu harus lebih rendah dari kokas (biasanya kurang dari 11%).

Produksi HM dengan silikon rendah – Produksi HM dengan silikon rendah mengarah pada pengurangan tarif bahan bakar. Setiap penurunan 0,1 % kandungan silika HM, ada pengurangan tarif bahan bakar sekitar 4 kg/tHM hingga 6 kg/tHM. Hearth BF kapasitas tinggi modern biasanya aktif dan memiliki banyak panas, jadi lebih mudah untuk memproduksi HM dengan silikon rendah. Persyaratan teknologi untuk produksi HM dengan silikon rendah mencakup hal-hal berikut.

• Pengurangan beban silika bahan baku beban yang dicapai dengan penurunan kandungan abu kokas, kandungan abu batu bara untuk PCI, dan kandungan silika sinter.
• Dengan persyaratan memastikan cukup panas di hearth BF untuk operasi lancar, suhu nyala api dapat dikurangi secara sesuai untuk mengandung generasi gas SiO.
• Kontrol bentuk dan posisi zona koesesi yang wajar diperlukan untuk mengurangi kontak logam besi cair yang menetes dengan gas SiO. Ini mencegah generasi silikon.
• Optimasi kualitas escor diperlukan dengan mengurangi aktivitas silika dalam escor.
• Operasi BF dengan tekanan atas tinggi diperlukan untuk penekanan generasi gas SiO.

Namun, produksi HM dengan silikon rendah memiliki dampak pada masa kampanye BF karena memiliki efek yang merugikan terhadap erosi lapisan hearth. Oleh karena itu, kandungan silika HM biasanya tidak diturunkan ke tingkat yang sangat rendah dan biasanya dipertahankan dalam rentang 0,4 % hingga 0,6 % di BF kapasitas tinggi.

Kontrol beban termal BF – Kehilangan panas BF dikurangi terutama dengan mengontrol beban termal pada lapisan. Beban termal mencerminkan status pendinginan lapisan dan sering digunakan untuk mengetahui apakah ada peningkatan aliran gas tepi dan erosi lapisan. Beban termal harus dikontrol dalam rentang tertentu, dan se far as possible untuk mengurangi kehilangan panas, yang pada gilirannya membantu dalam pengurangan tarif bahan bakar. Namun, beban termal yang terlalu rendah dapat menyebabkan penumpukan (scaffolding) pada lapisan. Ini pada gilirannya mempengaruhi distribusi aliran gas di BF. Selanjutnya, saat penumpukan jatuh, ini mempengaruhi operasi BF dan bahkan merusak tuyere, mengarah pada penurunan blast atau bahkan shutdown BF. Oleh karena itu, kontrol diperlukan untuk beban termal yang seimbang di BF karena ini bermanfaat untuk operasi stabilnya dan untuk kontrol tarif bahan bakar.

Untuk memastikan beban termal yang sesuai selama operasi BF, salah satu langkahnya adalah pemeliharaan distribusi aliran gas yang tepat dengan menyesuaikan peraturan pengisian. Langkah lain adalah penyesuaian aliran air pendingin sesuai dengan tingkat erosi dan suhu lapisan untuk pemeliharaan profil operasi stabil di BF. Oleh karena itu, penyesuaian distribusi aliran gas adalah sarana paling penting untuk kontrol beban termal.

Di BF kapasitas tinggi modern, pemantauan beban termal dilakukan melalui manajemen partisi sepanjang arah vertikal dan horizontal. Standar manajemen di berbagai tinggi BF berbeda, dan beban termal sepanjang arah horizontal harus dijaga seragam. Kontrol beban termal dilakukan melalui penyesuaian di bagian atas dan bawah BF untuk secara bertahap mencapai manajemen bagian tengah (antara shaft bawah dan bosh) BF.

Model beban termal visual tiga dimensi (Gambar 2), yang menampilkan tampilan 3 dimensi beban termal real-time, tren historis, interaksi video, dan fungsi alarm bagi operator BF, adalah tren terbaru di BF kapasitas tinggi modern. Penggabungan model ini dengan model manajemen profil menentukan rentang kontrol yang wajar dari beban termal dan memberikan petunjuk yang baik bagi operator BF.

Gambar 2 Model beban termal visual tiga dimensi

Operasi BF melalui Visual

Teknologi operasi BF dengan mengamati visual di dalam furnas diikuti di furnas kapasitas tinggi modern. Teknologi pengamatan visual ini digunakan untuk memantau distribusi beban dan membantu operator BF untuk mengetahui apa yang terjadi di dalam BF. Visual di dalam BF membantu operator untuk lebih memahami apa yang terjadi di dalam BF sehingga penyesuaian yang tepat dapat dilakukan pada parameter operasi untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan gas dan dengan demikian mengurangi tarif bahan bakar, dan memastikan operasi BF yang lancar. Alat utama untuk penggunaan teknologi ini adalah sebagai berikut.

Penggunaan kamera termovision dan pemrosesan citra – Kamera video di atas BF membantu operator BF untuk mengamati gerakan tongkat, distribusi aliran gas dan aliran material beban yang jatuh di seluruh permukaan beban. Ini membantu operator dalam pemantauan saluran dan kecenderungan geser di dalam furnas. Kamera termovision digunakan karena selama operasi normal BF, suhu di atas furnas biasanya kurang dari 120 derajat C.

Penggunaan teknologi laser untuk mengukur profil permukaan beban secara online – Teknologi laser digunakan untuk mengukur profil permukaan beban secara online dengan memasang detektor laser permukaan beban. Detektor ini memberikan operator gambar profil permukaan beban visual sehingga membantu dia dalam pemantauan profil permukaan beban yang lebih baik.

Pemantauan tuyere dengan kamera video dan pemrosesan citra – Dengan bantuan kamera video, operator BF dapat mengamati secara bersamaan kecerahan, gerakan kokas dan ukuran aliran batu bara di setiap tuyere, dan segera mendeteksi jatuhnya scaffolding, skulls, dan beban lebih dingin di depan tuyere. Dengan pemrosesan citra selanjutnya, operator dapat mendapatkan analisis kuantitatif dari kondisi termal dan status aliran batu bara di setiap tuyere. Ini membantu dia dalam pemahaman yang lebih baik tentang operasi tuyere dan sistem PCI untuk mengambil tindakan tepat waktu dalam kasus abnormalitas. Kamera video dengan spektroskop dapat membantu operator dalam pengamatan langsung tuyere.

Pengisian pengukuran BF selama blow-in BF menggunakan teknologi laser – Penggunaan teknologi laser untuk mengamati di dalam furnas selama blow-in furnas memberikan operator, pengukuran pengisian, data trajetur aliran beban dengan berbagai sudut tongkat, dan data profil permukaan beban setelah pengisian. Ini membantu operator untuk mengetahui cara distribusi beban dilakukan oleh alat pengisian. Pengetahuan ini memandu operator dalam operasi pengisian BF selama operasi normal.