گام بلند ایران به سوی «فولاد سبز»؛ تزریق هوشمند هیدروژن در کوره‌های احیای مستقیم برای عبور از بحران ناترازی گاز بومی‌سازی شد!

بومی‌سازی و اجرای موفقیت‌آمیز پلتفرم تزریق ترکیبی هیدروژن در مگامدول‌های احیای مستقیم (MIDREX) توسط کنسرسیوم دانش‌بنیان‌های داخلی و ایمیدرو ایران به عنوان یکی از بزرگترین تولیدکنندگان آهن اسفنجی (DRI) بر پایه گاز طبیعی در جهان، همواره با دو چالش استراتژیک در زنجیره ارزش فولاد مواجه بوده است: محدودیت‌ها و ناترازی تامین گاز طبیعی در فصول سرد سال، و فشارهای فزاینده بین‌المللی برای کاهش ردپای کربن در محصولات صادراتی (نظیر قانون CBAM اتحادیه اروپا). در پاسخ به این چالش‌های بنیادین، اخیراً کنسرسیومی متشکل از شرکت‌های دانش‌بنیان مستقر در پارک‌های علم و فناوری، متخصصان متالورژی داخلی و حمایت سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران (ایمیدرو)، موفق به طراحی، ساخت و راه‌اندازی پایلوت صنعتی سیستمی شدند که امکان تزریق ترکیبی هیدروژن به جای متان را در کوره‌های احیای مستقیم فراهم می‌کند. پیاده‌سازی این تکنولوژی در راکتورهای میدرکس (MIDREX) نیازمند غلبه بر پیچیدگی‌های ترمودینامیکی و سیالاتی متعددی بود. جایگزینی بخشی از گاز احیاکننده (CO) با هیدروژن (H2)، سینتیک واکنش‌های درون کوره را به شدت تغییر می‌دهد. از آنجا که واکنش احیا با هیدروژن به شدت گرماگیر (Endothermic) است، مهندسان داخلی با استفاده از مدل‌سازی‌های پیشرفته دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و بازطراحی پروفیل دمایی کوره، معماری جدیدی برای مشعل‌ها (Burners) و سیستم توزیع گاز (Bustle Gas) توسعه دادند. این تغییرات مهندسی دقیق باعث شد تا بدون افت دمای بستر یا ایجاد پدیده چسبندگی (Clustering) در گندله‌ها، بتوان تا ۳۰ درصد از حجم گاز ورودی را با هیدروژن جایگزین کرد و درجه متالیزاسیون آهن اسفنجی خروجی را در بالاترین سطح استانداردهای جهانی حفظ نمود. این دستاورد مهندسی که به طور کامل توسط متخصصان داخلی بومی‌سازی شده است، ارزش افزوده فوق‌العاده‌ای برای مجتمع‌های عظیم فولادسازی کشور ایجاد می‌کند. در وهله اول، این پلتفرم انعطاف‌پذیری شبکه انرژی کارخانجات را به شدت افزایش داده و از توقف کامل خطوط تولید در زمان افت فشار گاز شبکه سراسری جلوگیری می‌کند. از سوی دیگر، با کاهش ۲۵ درصدی انتشار مستقیم دی‌اکسید کربن به ازای هر تن فولاد تولیدی، مزیت رقابتی فولاد ایران را در بازارهای صادراتی تضمین کرده و مسیر را برای احداث واحدهای مگامدول کاملاً سبز در طرح‌های توسعه‌ای آینده هموار می‌سازد.