粗煤气铁矿颗粒床高温除尘联产直接还原铁工艺及估算

在煤灰熔点高于直接还原铁还原温度200℃的条件下,以直接还原竖炉作为移动颗粒床除尘器为核心技术的3段连续除尘,以铁矿煤球团为直接还原铁原料和移动颗粒床除尘颗粒,粗煤气显热可以直接用于生产直接还原铁。粗煤气显热约占煤炭气化热值的13%,估算联产直接还原铁显热利用效率可达70%以上,与现有的粗煤气废锅发电比,综合热效率提高约2倍,直接还原铁能耗303kg（C）/t.Fe,可以实现温室气体近零排放,减排CO₂约1.7t/t.Fe。可以在不减少粗煤气化学热能（H₂+CO）,联产直接还原铁的同时解决粗煤气的高温除尘与净化问题。     

煤制气生产直接还原铁的联合工艺方案

 在分析比较了几种主要煤制气和直接还原工艺的基础上,结合中国的资源特点,提出了180万t/a规模壳牌煤气化与HYL/Energiron竖炉生产直接还原铁的联合工艺流程,并对联合工艺的主要参数进行了计算。结果表明：联合流程在能耗及环保指标上与传统高炉相比具有一定先进性。并对国内不同地区和原料条件下的生产技术经济指标进行了对比,为煤制气生产直接还原铁的工程化提供方案参考。     

用甲醇生产直接还原铁的可行性探讨

钢铁工业的调整离不开电炉炼钢的发展,而直接还原铁又是电炉炼钢发展的关键,气基竖炉生产直接还原铁在中国是短板,缺乏煤制气-竖炉技术和天然气资源。提出了一项新的还原工艺"一种利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备及工艺",阐述了甲醇在新工艺中所体现的优点,并从使用国内煤制甲醇和进口甲醇两方面分析了甲醇作为还原剂的可行性。分析认为,从未来的发展趋势看,用甲醇生产直接还原铁的新工艺具有环保、节能、流程短等明显优势,不需要煤制气-竖炉复杂的衔接工艺,解决了还原剂的来源问题,是值得推广和发展的新思路。     

煤制气-竖炉生产直接还原铁浅析

以国内磁选铁精矿为原料制备的氧化球团综合性能良好,可作为竖炉直接还原用氧化球团。国内适合于煤气化的褐煤和低变质烟煤资源储量较大,占煤炭资源总量的50%以上,可以满足煤化工发展的需求。综合煤种需求、生产能力、煤气品质以及能耗指标,选取适宜的煤气化工艺,形成以煤制合成气为还原剂,以竖炉为反应器的煤制气-竖炉直接还原炼铁新工艺,是煤资源丰富而天然气匮乏的中国发展直接还原铁生产、实现低碳高效炼铁的有效途径。     

世界上第一座煤制气大型直接还原竖炉投产

世界上第一座以 COREX炼铁炉输出的煤气作还原剂的大型竖炉直接还原设备于 1 999年 6月 1 3日在南非萨丹那投入生产 ,用 4 0 %的精块矿和 6 0 ?RD球团 ,达到了每小时生产 DRI80 t,金属化率大于93%的能力 ,所生产的直接还原铁与 COREX铁水一起供该厂电炉炼钢使用。该 COREX生产的煤气94 %用于生产直接还原铁 ,其余用于钢厂内生产用热源。本项目的投产具有划时代的意义 ,使直接还原竖炉不再以完全依赖天然气 ,可以使用含 H2 低于 2 5%的煤制气生产海绵铁。世界上第一座煤制气大型直接还原竖炉投产@钱启文…     

焦炉煤气竖炉法生产DRI的煤气用量及利用率

根据中国资源特点及国内焦炉煤气利用不合理的现状,认为部分地区发展中小型焦炉煤气-气基竖炉工艺生产高品质直接还原铁在技术上是可行的。将焦炉煤气应用于MIDREX竖炉工艺,基于理论计算,探讨焦炉煤气-MIDREX竖炉生产DRI的煤气用量以及煤气利用率,为中国气基竖炉工艺的发展提供工艺参数。结果表明,焦炉煤气经重整后所得还原气体的H_2和CO体积分数比值为2.18,每生产1tDRI需要消耗焦炉煤气599.70m3。当向竖炉通入1 800m~3/t的还原气体时,竖炉内H_2、CO的利用率分别为32.14%和36.14%,还原气综合利用率为33.61%。     

现有主要炼铁工艺的优缺点和研发方向

 对现有主要炼铁工艺的优缺点和研发的方向做了简要评述。讨论了中国炼铁工艺的差距和努力方向。在今后相当长时期内大型高炉流程仍将是主要产铁设备,高炉流程优化的目标是用足设计炉顶压力,进一步降低能耗,应通过开发以煤代焦的新技术,将大型高炉的入炉焦比降低到200 kg/t以下,节省焦炭等优质资源、改善环保。降低铁水成本,减少污染物排放量,实现炼焦厂、烧结厂的清洁生产,建设生态型钢铁企业。直接还原炼铁工艺的研发方向是加强研究粉煤加压气化生产合成煤气及利用炼钢炼焦剩余煤气,用于大中型直接还原竖炉或流化床生产优质直接还原铁。完善改进引进的COREX 3000工艺,开发使用粉矿、粉煤的技术设备,开展创新非高炉炼铁技术,形成有中国特色的熔融还原工艺。     

煤气化竖炉生产直接还原铁在节能减排与低碳上的优势

非炼焦粉煤高压纯氧气化,并用CO_2为粉煤输送载体生产冶金还原气,再用竖炉生产直接还原铁的生产流程,在中国还原气的制造成本己低于天然气转化,可能是我国将来大规模生产直接还原铁主体流程。当部份竖煤气脱碳分离,脱碳气竖炉回用,CO_2用于气化炉,直接还原铁计算能耗444.69 kgce/t_(DRI)。SO_2、灰尘、NO_x以及水体有机物污染极少。对150万t/a直接还原铁厂能有效回用CO_2达28.47万t/a。     

煤制气——气基竖炉联合工艺生产直接还原铁的技术经济性分析

本文简单叙述了还原铁在应用上的优势,并介绍了目前应用的几种直接还原铁的工艺技术方法,重点对适合我国国情的煤制气-竖炉直接还原联合工艺在煤制气技术方法进行了比较,得出,中国目前的能源结构适合发展以煤气化为气源的直接还原炼铁工艺。在能耗及排放方面,煤制气-竖炉直接还原联合工艺具有一定的优势,应该大力促进发展。     

煤基直接还原铁技术工艺分析

分析煤基直接还原铁工艺中隧道窑工艺和转底炉工艺的流程、特点,介绍自助研发的新型铁矿粉预热还原工艺。表明"煤制气—竖炉"工艺将是我国生产直接还原铁的优先选择途径。     

直接还原技术进展及其在中国的发展

近年来,全球直接还原铁(DRI/HBI)产量和需求逐年增加,表明直接还原技术是钢铁工业不可缺少的组成部分,有助于炼铁生产摆脱焦煤资源短缺的羁绊,降低钢铁生产能耗,提高钢铁产品质量和品质。气基竖炉生产规模不断增大,成为主要的生产工艺;竖炉直接还原铁热装热送技术的发展进一步降低了工序能耗。回转窑、隧道窑等工艺在特定地区迅速发展,但很难成为直接还原铁生产的主流。我国具备发展直接还原生产的资源条件和技术基础,煤制气—气基竖炉技术是可能的主要发展方向。     

气基竖炉直接还原炼铁流程重构优化

直接还原铁比较纯净、成分稳定,是电炉炼钢的优质原料。中国焦化行业产生大量焦炉煤气,适宜发展以焦炉煤气为还原气的竖炉直接还原炼铁流程,现有工艺主要有Midrex工艺和HYL-ZR工艺。为了解决Midrex工艺和HYL-ZR工艺所存在的问题,通过流程功能分析,提出气基竖炉直接还原重构优化流程,主要工序包括焦炉煤气压缩、TSA预处理、PSA脱碳、PSA提纯CH₄、富氢气加热、竖炉直接还原炼铁等。该流程不仅净化焦炉煤气,而且可分离CH₄,使还原气中H₂与CO的比例达到8,并省去CH₄重整环节,提高炉内直接还原效率。该流程前端与焦化工序连接,后端与电弧炉连接,不仅有利于钢铁联合企业资源优化配置,而且可以生产天然气,提高能源利用效率。     

首钢京唐热态渣、钢绿色循环利用体系开发

为实现“全三脱”工艺少渣冶炼,进一步降低辅料消耗,首钢京唐开发了热态脱硫渣、液态脱碳渣及铸余渣钢直接返回利用工艺。对热态渣、钢的可回收性进行了分析,并通过工业试验验证了工艺的应用效果。结果表明,回收利用5 t的脱硫渣,脱硫剂消耗可降低30%～40%,铁水温降相对减少10～15 ℃,总渣量减少30%～40%,同时可降低铁损,减少对环境的污染;对于脱碳渣,每炉回收热态渣20 t,可节约石灰3.2 t,若铁水硅质量分数小于0.15%,脱磷炉可不加石灰,钢铁料消耗相应减少2.4 kg/t,并且可取消萤石及轻烧的使用,可实现脱磷炉零辅料消耗;对于钢包铸余,通过控制高炉出铁量,将精炼工序RH/LF/CAS产生的热态精炼渣及钢包铸余兑入半钢包,连同半钢一起兑入脱碳炉中进行冶炼,铸余钢回包次数可达到6～8次,实现液态铸余直接回收。     

煤粉含碳球团炼铁半工业试验

作者提出一种以非焦煤和含煤球团为原料,用煤粉化铁炉连续生产铁水的方法。该工艺由煤粉,空气在前炉中旋转燃烧供热,燃烧产生的高温煤气经过火道进入竖炉,逆流预热预还原冷固结含煤球团,预还原后的球团在竖炉下部和火道中熔化,过热并进行终还原,最后流入前炉完成渣—铁分离。在已完成的半工业试验中,冶炼耗煤量为916 kg/t铁水,耗电量为80 kwh/t铁水,生产率为6 t铁水/(m~3·d)。本工艺可发展成一种只用非焦煤和铁精矿粉生产铁水的生产工艺。     

京唐1号高炉低燃料比冶炼技术

为了降低京唐高炉燃料消耗,通过对Rist操作线的意义进行阐述,以京唐1号高炉生产参数为依据,计算并绘制了Rist操作线,据此分析了煤气利用率、风温、生铁含碳、金属化率等高炉操作参数改变对燃料比的影响。针对这些影响因素,京唐1号高炉对降低燃料比进行了一系列攻关工作,通过采取强化原燃料管理,提高原燃料质量,为降低燃料消耗创造条件。优化高炉操作,降低热风炉拱顶温度,对热风管系进行改造,提高送风系统的安全性,尽可能提高风温水平;优化装料制度,获得较高的煤气利用率;高风温、富氧,稳定均匀喷吹以提高煤粉置换比。通过对生产攻关实践,首钢京唐1号高炉实现了低燃料比生产,达到490kg/t。     

电炉炼钢钢铁原料的现状分析与展望

 电炉炼钢作为短流程的核心工艺,具有铁元素循环利用率高、能源消耗低及环境效益良好的特点,推动电炉炼钢健康发展符合中国实现“碳达峰”、“碳中和”目标对钢铁绿色发展的要求。电炉炼钢入炉的钢铁原料种类较转炉多且结构灵活,并且对电炉冶炼的工艺过程控制有直接的影响。为创造充分挖掘和发挥电炉炼钢优势的良好起始条件,针对目前电炉炼钢的主要入炉钢铁原料的情况和特点,从其生产储备、工艺过程操作、能源消耗、环境保护等方面入手,分析了废钢、铁水和直接还原铁作为主要原料的使用现状及优缺点,并着重对比分析了直接还原球团特点和技术指标,为探究和优化合理的电炉炼钢入炉钢铁原料结构提供了理论依据。从资源消耗、环境保护等方面考虑,废钢和直接还原球团将成为今后短流程炼钢的主要原料。结合钢铁循环利用技术和产业专业化的逐渐成熟,以及更加绿色环保的氢冶金技术的发展,废钢综合回收利用技术、高品位洁净球团生产技术、氢气竖炉直接还原技术将会是未来电炉入炉钢铁原料生产技术的发展方向,配套新型高效智能电弧炉冶炼技术将会是未来短流程炼钢的发展方向。     

转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣工艺试验

为了达到节能降耗的目的,在转炉及KR进行钢包热态铸余渣循环利用的工艺试验。对比分析了转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣前后的成渣效果和冶金效果。结果表明,在不需要对现有装备进行改造的情况下,常规炉次每炉加入约30 kg/t的钢包热态铸余渣,可节约消耗钢铁料12 kg/t、石灰4.31 kg/t、烧结矿4.87 kg/t、氧气1.83 m3/t,缩短冶炼时间3.24 min/炉,节省冶炼成本39.43 元/t(钢),降低终点a[O]含量,提高终点脱磷率,在提高钢水质量和冶炼效率、降低炼钢成本的同时,减轻了钢包铸余渣排放对环境的污染,经济效益和社会效益良好。为减小钢包铸余渣中硫含量高对转炉冶炼效果的影响,可采用将钢包热态铸余渣返回KR进行铁水预处理的方式加以循环利用,每罐铁水中加入约27 kg/t的钢包热态铸余渣后,石灰等脱硫剂用量减少82.2%,铁水预处理时间缩短1 min,温降减少4 ℃,回磷率降低2个百分点,脱硫率达到69.4%,同样取得了良好效果。     

气基竖炉直接还原技术的发展现状与展望

 阐述了气基竖炉直接还原工艺的技术特点和发展现状,分析了在中国资源和能源条件下气基竖炉直接还原技术发展所面临的主要问题。基于气基竖炉直接还原工艺的特点,对该工艺的原料、还原气等进行了分析研究。指出非常规天然气资源的有效开采和加压煤制气工艺投资、运行成本的显著降低,将是未来气基竖炉直接还原技术发展的主要推动力,同时利用钢铁企业过剩的煤气资源和中国局部地区相对丰富的天然气资源生产直接还原铁,是今后中国气基竖炉直接还原技术发展的重要方向。参照唐山地区的原料和能源价格,对年产量为80万t/a的直接还原铁装置的生产成本和技术经济可行性进行了分析,分析结果表明：原燃料价格波动对DRI成本影响显著,其中还原气成本约占DRI生产成本的10%~25%;若按DRI替代转炉废钢计算效益,要求天然气价格低于1.8元/m3。