پیشرفت ۵۲.۵ درصدی پروژه سولفورزدایی احیا مستقیم فولاد هرمزگان

همگام با پیشرفت تکنولوژی با توجه به تنوع و گسترده شدن دایره مصرف فولاد، تولید فولاد نیز تغییرات بسیاری داشته است. در پی این تغییرات، تولیدکنندگان برتر فولاد سعی در افزایش بهره‌وری و متدهای ارزان‌تر براساس محدودیت‌ها و منابع خود داشته‌اند تاجایی‌که فولاد هرمزگان نیز در اقدامی دیگر برای کاهش هزینه‌ها، ارتقای کیفیت محصول و بهبود فرایندهای زیست‌محیطی شرکت، پروژه سولفورزدایی احیا مستقیم را کلید زده که هم‌اکنون به پیشرفت 52.5 درصدی رسیده است.

به گزارش چیلان ، همگام با پیشرفت تکنولوژی با توجه به تنوع و گسترده شدن دایره مصرف فولاد، تولید فولاد نیز تغییرات بسیاری داشته است. در پی این تغییرات، تولیدکنندگان برتر فولاد سعی در افزایش بهره‌وری و متدهای ارزان‌تر براساس محدودیت‌ها و منابع خود داشته‌اند تاجایی‌که فولاد هرمزگان نیز در اقدامی دیگر برای کاهش هزینه‌ها، ارتقای کیفیت محصول و بهبود فرایندهای زیست‌محیطی شرکت، پروژه سولفورزدایی احیا مستقیم را کلید زده که هم‌اکنون به پیشرفت ۵۲.۵ درصدی رسیده است.

غلامرضا عبدالهی، مدیر اجرای پروژه‌های شرکت فولاد هرمزگان در تشریح جزئیات این پروژه چنین پاسخ داد:

در ابتدا قدری درباره فرایند احیا در کوره‌های احیا مستقیم توضیح دهید.

یکی از روش‌های مرسوم تولید خوراک فلزی موردنیاز کوره‌های قوس الکتریکی احیا مستقیم است که در آن سنگ اکسید آهن، ابتدا به گندله با تخلخل مناسب تبدیل می‌شود و سپس توسط گازهای احیاکننده CO و H2، که خود در ریفورمر و در مجاورت کاتالیزورهای نیکل بازتولید می‌گردند، تحت عملیات احیا قرار می‌گیرد.

اصولاً وجود گوگرد در گاز خوراک موجب مسمومیت کاتالیست‌های نیکل می‌شود و تأثیرات زیانباری بر کارایی آن خواهد داشت. وجود گاز H2S در گاز خوراک ریفورمر در حد بیش از ۵ ppm باعث مسموم شدن کاتالیست‌ها، کاهش ظرفیت ریفورمر و در نهایت، کاهش ظرفیت تولید آهن اسفنجی می‌شود.

بر اساس تجربیات موجود، دو منبع عمده ورود سولفور به گاز پروسس در حال چرخش و به‌تبع آن گاز خوراک ورودی به ریفورمر در واحدهای احیا مستقیم و درنتیجه افزایش آن به بیش از مقادیر حد مجاز تعریف‌شده به شرح زیر است:

۱.سولفور ورودی از ناحیه گاز طبیعی:

درصورتی‌که گاز طبیعی مورداستفاده در واحدهای احیا مستقیم سولفور زیادی داشته باشد، به جهت مخلوط‌سازی گاز طبیعی و گاز پروسس برگشتی در ناحیه میکسر، مقادیر سولفور موجود در گاز خوراک ورودی به رکوپراتور افزایش می‌یابد. به همین جهت آنالیز گاز طبیعی در دسترس در مناطق مختلف کشور و تأثیرات آنالیز آن در محاسبات متریال بالانس پلنت در زمینه مقادیر نهایی سولفور در گاز خوراک (Feed Gas) ورودی به ریفورمر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

۲.سولفور ورودی از ناحیه سنگ‌آهن:

درصورتی‌که سنگ‌آهن و به‌تبع آن گندله مصرفی در واحدهای احیا مستقیم دارای مقادیر زیاد سولفور باشد، به جهت ترکیب‌پذیری گوگرد با گاز هیدروژن موجود در گاز احیایی، سولفور موجود در گاز خوراک ورودی به ریفورمر، از طریق گاز پروسس برگشتی از بالای کوره و در قالب ترکیب گاز H2S افزایش می‌یابد که این موضوع منجر به کاهش ظرفیت ریفورمر و کاهش تدریجی فعالیت کاتالیست‌ها خواهد شد.

بر اساس مستندات و مدارک استاندارد موجود، مقادیر سولفور در گاز خوراک ورودی به ریفورمر نباید از ۳ تا ۵ ppm تجاوز کند؛ چراکه در چنین شرایطی به ازای هر ۱ ppm سولفور اضافی بیشتر از حد مجاز ذکرشده، حدود ۱ تا ۲ درصد از ظرفیت ریفورمر کاسته می‌شود و علاوه بر کاهش عمر مفید کاتالیست‌ها و تحمیل هزینه‌های کلان، موجب افت ظرفیت تولید کارخانه نیز می‌گردد.

بر همین اساس مقادیر مجاز سولفور در گاز خوراک ورودی به ریفورمر ۳ ppm تا ۵ ppm بوده و با توجه به اینکه حداکثر ۲ ppm تا ۳ ppm سولفور در درون بستر کاتالیستی تیوب‌های ریفورمر و در خلال فرایند تولید گاز احیایی از بین می‌رود، باید مقادیر سولفور در گاز احیایی خروجی از ریفورمر نیز در حد صفر باشد.

به‌طورکلی در راستای کاهش هزینه‌های چرخه تولید فولاد و بهینه‌سازی هرچه بیشتر پلنت احیا مستقیم، شرکت فولاد هرمزگان نیز به‌عنوان پیشرفته‌ترین کارخانه فولادی کشور اقدام به تعریف پروژه احداث پلنت سولفورزدایی کرده است.

این پروژه در شهریورماه ۱۴۰۰ در قالب قرارداد EPC به واحد اجرای پروژه‌ها ابلاغ شد. پیمانکار پروژه شرکت پتروفام پایا و مشاور کارفرما شرکت فنی و مهندسی فولاد مبارکه است.

آیا می‌توان از این فرایند به روشی برای حرکت به سمت صنعت سبز یاد کرد؟

بله. احداث واحد سولفورزدا به‌منظور کاهش گوگرد موجود در گاز احیایی اجرا شده، میزان گاز H2S موجود در گاز احیایی را از حدود ۳۰-۴۰ ppm به ۳ تا ۵ ppm می‌رساند و امکان استفاده از سنگ‌آهن گوگرددار را برای واحدهای احیا مستقیم فراهم می‌آورد. همچنین افزایش مدت‌زمان استفاده از کاتالیست‌های ریفورمرهای احیا، یکی دیگر از مزایای سیستم فوق است که درنهایت منجر به کاهش قیمت تمام‌شده فولاد تولیدی در چرخه کارخانه‌های فولاد مبتنی بر واحدهای احیا مستقیم می‌شود.

نتیجه نهایی تحقیقات و بررسی‌های صورت‌گرفته نشان می‌دهد در راستای کاهش قیمت تمام‌شده محصول آهن اسفنجی در کارخانه‌های فولادسازی در صورت استفاده از سنگ معدن گوگرددار در این کارخانه‌ها، احداث واحد سولفورزدایی اجتناب‌ناپذیر خواهد بود.

یکی از متدهای مختلف در فرایند سولفورزدایی، استفاده از راکتورهایی شامل بستر کاتالیستی ZnO، به‌عنوان جاذبی با عملکرد مطلوب است. اکسیدهای فلزی متعددی می‌توانند در دمای حدود ۳۵۰ تا ۴۰۰ سانتی‌گراد با H2S واکنش جانشینی انجام دهند و موجب حذف گوگرد از جریان گاز شوند. اما با توجه به کارایی بیشتر و هزینه نسبتاً کمتر، اکسید روی (ZnO) از بین اکسیدهای فلزی، به‌عنوان مناسب‌ترین جاذب برای حذف H2S از جریان گاز فرایند است.

بستر کاتالیستی ZnO در یک سیستم سولفورزدایی، در مسیر گاز خوراک ریفورمر و در نقاط با دمای مناسب قرار داده می‌شود. درنتیجه با عبور گاز از راکتورها، میزان H2S در خروجی بستر ZnO به صفر خواهد رسید. سپس با تحلیل داده‌های حاصل از آنالیز گاز ورودی و خروجی و ترکیب مناسب، بخشی از گاز ورودی به کمک شیر کنترلی، این مقدار در حدود ۳ تا ppm 5 به‌عنوان خروجی واحد سولفورزدایی، نگاه داشته می‌شود.

احداث واحد سولفورزدایی در کارخانه احیا مستقیم چه مزیت‌هایی دارد؟

به‌طورکلی می‌توان مزیت احداث این‌گونه واحدها را در موارد ذیل واکاوی کرد: ۱- افزایش تولید کارخانه‌ای احیا مستقیم تا ۱۱ درصد، در صورت استفاده از گندله با سولفور زیاد؛ ۲- کاهش سرعت تخریب و جلوگیری از مسمومیت کاتالیست‌های ریفورمر؛ ۳- حذف آثار مخرب گوگرد از خط تولید و جلوگیری از ایجاد اسید در مجاورت بخار به‌عنوان منشأ خوردگی قطعات و تجهیزات و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات؛ ۴- امکان استفاده از سنگ‌آهن باکیفیت کمتر و حاوی گوگرد زیاد، جهت تولید آهن اسفنجی باکیفیت مطلوب.

در جریان اجرای این پروژه با چه چالش‌هایی مواجه بوده‌اید؟

از عمده چالش‌های این پروژه می‌توان به چالش‌های مهندسی و طراحی، وجود معارضات متعدد در محل اجرای پروژه، نیاز به شات‌دان سالیانه واحد احیا جهت نصب و راه‌اندازی تجهیزات و مشکلات و محدودیت‌های فعالیت در مجاورت سایت در حال بهره‌برداری اشاره کرد که با تلاش کلیه عوامل پروژه، عمده این چالش‌ها رفع شده و پروژه در مسیر پیشرفت است.

به نظر شما مهم‌ترین ویژگی‌های اجرای این پروژه چیست؟

همان‌گونه که اشاره شد، در واقع تعریف و اجرای این پروژه که با محوریت بهبود فرایندهای زیست‌محیطی، ارتقای سطح کیفی محصول و کاهش هزینه‌های تولید انجام شد، مزایای دیگری از جمله ارتقای توان فنی ساخت داخل و ایجاد فرصت‌های شغلی را در برداشته است؛ اما در پاسخ به این سؤال باید گفت ساخت و حمل مخازن سولفورزدایی به‌عنوان بزرگ‌ترین المان ساختی پروژه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای این کار پس از انجام فاز مهندسی و طراحی مخازن، پیمانکار اقدام به معرفی کارگاه‌های ساخت پیشنهادی برای ساخت کرد و پس از ارزیابی‌های انجام‌شده توسط مشاور، شرکت آونگان در شهر اراک به‌عنوان کارگاه ساخت مخازن انتخاب شد.

با عنایت به اهمیت کنترل‌ها و بازرسی‌های موردنیاز در ساخت مخازن و تطابق کلیه مراحل با استاندارد ASME SECTION VIII و نیاز به حضور دائمی بازرس در مراحل مختلف ساخت مخازن، شرکت بازرسی مهندسی ایران IEI به‌عنوان شرکت بازرس شخص ثالث در این زمینه انتخاب شد.

ساخت مخازن سولفورزدایی ۱۰ ماه به طول انجامید و پس از انجام بازرسی‌های نهایی و تأیید بازرس شخص ثالث و مشاور مجوز حمل آن صادر شد. حمل مخازن از مبدأ اراک تا شرکت فولاد هرمزگان حدود ۴۰ روز به طول انجامید و در تاریخ ۲۹ تیرماه ۱۴۰۲ وارد شرکت فولاد هرمزگان شد.

اکنون روند پیشرفت پروژه چگونه است؟

در حال حاضر پیشرفت کلی پروژه حدود ۵۲.۵ است و کلیه اقلام موردنیاز پایپینگ و استراکچرهای پروژه توسط پیمانکار تأمین و در محل پروژه تحویل شده است. طبق برنامه‌ریزی انجام‌شده کلیه تجهیزاتی که نصب آن‌ها نیاز به شات‌دان سالیانه ندارد با هماهنگی بهره‌بردار انجام خواهد شد و در اولین شات‌دان سالانه واحد احیا فعالیت‌های اجرایی نیازمند شات‌دان انجام و پروژه راه‌اندازی خواهد شد.

سخن پایانی؟

در جریان احداث پروژه‌های توسعه در کارخانه‌هایی نظیر فولاد هرمزگان صرف‌نظر از دستاورد نهایی پروژه، اتفاقات بسیار ارزشمند دیگری هم رخ می‌دهد که می‌تواند برای کشور مهم باشد. در این میان نباید از مزیت‌های دیگری نظیر اعتماد مدیریت شرکت به کارشناسان داخلی شرکت سازندگان داخلی، ارتقای توان فنی سازندگان، خودباوری، امید و اشتغال‌زایی برای جوانان جامعه غافل شد. به خاطر داشته باشیم روزی برای احداث چنین واحدهایی باید مبالغ زیادی ارز از کشور خارج می‌شد و به کشورهای دیگر وابسته بودیم.