冶炼点以下的炼铁过程
无焦钢 — 这可能吗？ 目前，炼铁和钢铁生产正朝着这个方向发展。 钢铁工人越来越多地采用另一种方法，而不是用焦炭将矿石中的氧化铁还原成铁。 直到 2016 年秋天，世界上最大的直接还原炼铁厂才在美国得克萨斯州投入使用。 该厂使用还原气体代替焦炭，而还原气体大多来自天然气。 在世界各地的许多炼铁厂中，AERZEN 生产的正排量鼓风机正在接管还原塔的气体供应。
海绵铁是直接还原法（也称 Midrex 法）产生的物质。 生铁的生成通常让人联想起火光冲天的画面，而直接还原炼铁厂在工艺技术方面却另辟蹊径。 首先，这项技术是为较小的地块而设计的，因此厂房尺寸较小。 与传统的高炉相比，这类炼铁厂的启用和关闭更加灵活。 直接还原和“炼钢”之间还有一个区别： 独立于焦炭，从而独立于煤。 背景资料： 不使用块状固定碳作为还原剂，而是使用由一氧化碳和氢组成的混合气体。 因此，可燃材料的物料流也有所不同： 传统钢厂采用输送带和螺旋输送机，而直接还原炼铁厂则采用鼓风机和压缩机。 在这一应用领域，AERZEN 主要通过正排量鼓风机在全球市场占有一席之地。
在使用天然气将氧化铁中带正电荷的铁离子还原成分子铁之前，必须在所谓的转化炉中对甲烷进行处理。 在化学蒸汽重整中，注入水和氧气后的天然气产生内热反应，并利用热量转化为一氧化碳和氢气。 这两种气体都非常适合溶解氧化铁中残留的氧气。 反应产物包括铁、水和二氧化碳。
高纯度海绵铁压块
AERZEN 生产的大型多级鼓风机将流量高达 300,000 m3/h 的初始气体输送到转化炉中。 分离出来的气体同样通过正排量鼓风机逆流进入竖炉。 铁矿石开始还原成海绵铁。 然后立即冷却，以防止温度接近 1,000 摄氏度的高温材料在空气中立即氧化。 另外，它还可以在热态下通过机械方式加工成块状或颗粒状。 尚未成为高级钢材的中间产品现在已经具备了生铁的质量，可以在炼钢厂进行相应的加工。
不同的工艺和不同的要求，取决于不同的地点： 如前所述，与传统钢厂相比，Midrex 炼铁厂的生产量较小，因此适用于较小的场地。 另外，两者对原材料的要求也不尽相同。 全盛时期的德国鲁尔地区得益于煤炭作为能源和炼铁厂的氧化还原剂，但对于 Midrex 工艺来说，关键因素是获得廉价的天然气。 因此，目前全球最大的直接还原炉直到 2016 年才在美国投入使用也就不足为奇了。 这座得克萨斯州炼铁厂的产能为 200 万吨海绵铁，其生产的海绵铁被趁热加工成铁块（热压铁块）。
既耐用又可靠
鉴于天然气供应对此类炼铁厂至关重要，它们对鼓风机的耐用性和运行可靠性的要求也相应较高。 为了输送和压缩工艺气体，AERZEN 开发了 GR 和 GQ 系列正排量鼓风机。 12 至 21 号规格的 GR 型鼓风机适用于每小时 100 至 50,000 立方米的进气量。 GQ 型鼓风机的规格从 17 到 22 号，容积流量范围为每小时 1,500 至 100,000 立方米。 两种性能级别的设备都根据正排量原理输送气体。
AERZEN 工艺气体部门负责人 Pierre Noack 解释说：“我们的设备是市场上最大的设备之一。” 尺寸大加上性能密度高，因此只需安装少量的设备就能处理所需的气体量。 因此，Midrex 炼铁厂在选型时更轻松，投入使用也比较快。 另一个优点是可用性。 在工程设计和评估最合适的技术时，平均故障间隔时间 (MTBF) 的计算发挥着越来越重要的作用，尤其是对于连续运转的设备而言。 如果使用更大的压缩机，所需的压缩机数量就会减少，也意味着需要建造的管道减少，需要安装的连接减少，需要集成到整个控制系统中的传感器技术和执行器技术也会随之减少。 在此背景下，较高的购置成本可能不那么重要 — 在对技术组件进行评估时，起关键作用的是 MTBF 数据、平均维护间隔（MTTR - 平均维修时间）和生命周期成本。 “我们的整机仍然具备较长的使用寿命”，Noack 表示。他还提到，“客户非常满意”。
喷水实现最佳清洗效果
其工作寿命长、运行可靠的主要原因在于，无油输送工艺气体鼓风机被设计为坚固耐用的高性能设备。 GR 型和 GQ 型能很好地抵御气体中的污染物，对铁屑也有很强的抵抗力。 另外，还可以向机组内喷水。 这一细节影响重大，尤其是在输送腐蚀性工艺气体时。 通过相应地喷水，可以非常有效地冷却气体和鼓风机组件。 水的洗涤效果是另一项优势。 在运行过程中，水可以防止正排量鼓风机因工艺气体的高粘性残留物沉积而损坏。 设备的双叶设计还能带来额外的自清洁效果。
在将纯天然气输送到转化炉时，这一点可能并不重要，而当一次能源与其他气体混合时，这一点就非常重要了。 在这份名单中，焦炉煤气排在第一位。 在煤和焦炭热解产生的副产品中，根据煤的质量，大约含有 55% 的氢气、25% 的甲烷、10% 的氮气和 5% 的一氧化碳。 除氮气外，这种混合物也是还原铁矿石的绝佳材料。 不过，焦炉煤气中还含有焦油、硫化氢、氨、苯等次要成分，以及萘等芳香族化合物。 一般来说，在 Midrex 工艺中，使用煤的挥发性成分直接还原铁矿石是值得的，因为煤的比例占初始重量的 25%。 在炼焦厂，一吨煤可产生 280 立方米纯煤气和大约 55 千克粘煤焦油。
气体处理并非必需
AERZEN 生产的正排量鼓风机始终能够安全地输送相关污染物。 因此，Midrex 炼铁厂的用户无需单独进行气体处理。 但如果使用涡轮压缩机而不是正排量鼓风机，则必须进行气体处理。 不过，由于转速很高，这种技术不能容忍气流中的任何异物颗粒，无论尺寸有多小。 由于强制正排量的工作原理不同，正排量鼓风机的表面运行速度要低得多。 简单回顾一下： 正排量鼓风机的工作原理允许的最大尖端速度比涡轮压缩机低七至十倍。 因此，喷水可降低正排量鼓风机受到的腐蚀，而涡轮压缩机则不配备持续喷水装置。
使用正排量鼓风机轻松实现现代化
Pierre Noack 解释说，为了将主要的工业鼓风机解决方案应用于生铁生产的其他应用领域，“我们的设备采用宽带设计”。 在运行过程中，当理论计算结果或最佳特性曲线无法充分发挥正排量鼓风机的性能时，鼓风机仍能通过速度控制实现高效运转。 涡轮压缩机在恒定背压下的控制范围相对较小；相比之下，正排量鼓风机能够完美地适应不断变化的工作条件。 它们的速度变化带来了灵活性。 AERZEN 正排量鼓风机可以在高度可变的模式下运行，这就是差异所在。 有了这些设备，现有的炼铁厂可以轻松进行改造并实现现代化。