非焦煤炼铁工艺及装备的未来(2)——气基直接还原炼铁工艺及装备的前景研究(下)

气基直接还原工艺中以MIDREX法和HYL法为首的竖炉法占据主要地位,本文承接上篇,分析了HYL-Ⅲ与Energiron工艺的操作流程和工艺特点,并与MIDREX工艺做对比:HYL以水蒸气裂化天然气产生的75%以上氢气的还原气,带来工艺上的重大变革,可以提升反应温度、放宽原料硫含量的要求,还原气的利用率和反应速率得以大幅提高,一举多得。但其高压操作的特性,增加了投资和维护成本。HYL/Energiron运用了气动输送技术,高级自动化技术,CO2吸收技术等提升工艺的可靠性和环境友好性。     

近年国外非高炉炼铁工艺的发展状况

a.直接还原工艺。近年来,直接还原工艺仍保持持续稳定地增长,2006年世界直接还原铁总产量达到5980万t。其中,以天然气为能源的气基直接还原的产量占80．3％（MIDREX：59．7％,HYL：18．4％,FINMET：2．2％）,各种煤基直接还原工艺的产量占19．7％。     

近年国外非高炉炼铁工艺的发展状况

（1）直接还原工艺 近年来,直接还原工艺仍保持持续稳定地增长,2006年世界直接还原铁总产量达到5980万t。其中,以天然气为能源的气基直接还原的产量占80．3％（MIDREX：59．7％,HYL：18．4％,FINMET：2．2％）,各种煤基直接还原工艺的产量占19．7％。     

我国的铁矿资源和煤气化技术能够满足竖炉直接还原铁生产发展的需要

我国丰富的铁资源和选矿技术具有满足直接还原铁竖炉生产发展需求的潜力。正在中国运行的大批煤气化生产装置能否用于直接还原铁生产,关键问题是煤制合成气的投资、能耗、成本能否具有市场竞争力。以及现有煤气化工艺技术,如何与成熟的MIDREX、HYL,-III、PERED等竖炉直接还原技术合理地匹配,形成具有中国特点的煤制气生产直接还原铁的联合工艺。工业实践表明,目前最经济的煤制气工艺的设备是每千立方米有效气的投资及耗氧量最低,消耗蒸汽少,煤耗较低、环保成本低,反应器压力约1-1.5MPa的煤气化工艺。作者根据目前收集到的数据,初步比较判断,技术经济上最合理的方案是粉煤流化床煤气化工艺与竖炉直接还原工艺的组合。     

气基竖炉直接还原炼铁技术的发展

在分析国内外直接还原铁市场的基础上,探讨了气基竖炉直接还原炼铁技术发展的市场空间。在中国钢铁行业结构调整过程中,气基竖炉技术由于具有节能环保和产品优质的优势,将会成为我国非高炉炼铁发展最重要的方向。从原料、产品、工艺特性、机械设备等方面对MIDREX和Energiron 2种气基竖炉工艺进行了综合比较,探讨了其各自的优缺点。随着技术进步以及全球经济、资源、能源条件的变化,气基竖炉技术正朝着设备大型化、气源多样化、矿源扩大化的方向发展。     

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%。     

非焦煤炼铁工艺及装备的未来(2)——气基直接还原炼铁工艺及装备的前景研究(上)

气基直接还原铁以比废钢价格低、有害元素少的优势逐渐成为冶炼高端金属材料的优质原料。我国的气基直接还原铁生产工艺处在成长阶段,既要消化吸收国外的技术,也要开发自有的国产技术,尤其是关键设备和技术成为实验室技术扩大到工业化生产的瓶颈。从气基直接还原铁的原理出发,以MIDREX法为例重点介绍直接还原铁生产工艺原理、装备特点,为我国直接还原铁的发展提供参考。     

氢基竖炉直接还原技术研究现状及展望

概述了国内外氢基竖炉直接还原工艺的发展现状,总结分析了在我国资源及能源条件下气基竖炉直接还原技术发展需要解决的关键问题,包含氢基竖炉专用氧化球团制备技术、氢基竖炉高效直接还原技术、绿色高效制氢技术。基于钢铁生产全流程考虑矿粉磨选工艺的投入,生产全铁品位高于65%,S、P含量低的纯铁精粉球团,可解决我国直接还原铁优质原料缺少的技术难题;或在氢基竖炉炉料中加入块矿、高炉用球团矿,是直接还原技术发展的方向;在高温还原气制备过程中,积碳导致堵塞设备、管道和阀门等风险,需密切关注;绿色高效制氢技术中,风电制氢技术(PEM)成本将会大幅下降,具有明显市场竞争优势。大幅度降低绿氢的制备成本,将是未来气基竖炉直接还原技术发展的主要推动力,利用过剩的焦炉煤气、石化行业副产氢气资源和局部地区相对丰富的天然气资源生产直接还原铁,为实现气基竖炉向全氢还原过渡提供重要支撑。     

直接还原铁生产概况及发展

介绍了近年国内外直接还原铁生产概况,分析了不同直接还原工艺的状况,认为Midrex是最主要的直接还原铁生产工艺,资源条件决定了煤基回转窑法仍将是我国直接还原铁生产的主要方法,但应重视气基竖炉还原工艺的开发研究工作.我国直接还原铁仍将有较大的市场需求.生产规模过小、工艺设备落后是限制我国直接还原生产发展主要原因.此外,应建立稳定畅通的原料供应渠道.     

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。     

钒钛专利

正专利名称:气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺专利申请号:201310216599.8专利公开号:CN103255255A申请日:2013-06-03公开日:2013-08-21申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司本发明公开了一种气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺,包括以下步骤:a.制成品球团;b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内,并向竖炉内通入还原气,还原球团矿得到热态直接还原铁;c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉     

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。     

世界直接还原铁持续增产 印度为世界最大的生产国

2005年，全球直接还原铁产量比2004年增长2％，达到5600万t。其中，米德雷克斯公司的气基直接还原工艺的产量占总产量的63％，HYL气基工艺占20％，而煤基和其它工艺分别占15％和2％。     

世界直接还原铁持续增产

去年，全球直接还原铁产量比2004年增长2％，达到5600万t，其中，米德雷克斯公司的气基直接还原工艺的产量占总产量的63％，HYL气基工艺占20％，而煤基和其它工艺分别占15％和2％。     

马里蒂姆钢铁公司新型煤基直接还原炼铁设备投产

卢森堡阿尔贝德公司所属在比利时的马里蒂姆钢铁公司 (阿尔贝德公司占有 72 %的股份 )开发的新型煤基直接还原铁工艺— COMET工艺 ,现已开始应用于实际生产。目前 ,世界上 90 %的还原铁是由气基直接还原炼铁工艺 (米德兰法或 HYL法 )生产出来的。由于在欧洲天然气的价格很贵 ,因此天然气作为还原剂的生产成本很高 ,相比之下欧洲煤资源丰富 ,煤的价格低 ,用煤作为还原剂可有效降低成本。因此马里蒂姆钢铁公司开发出以煤作为还原剂进行直接还原的 COMET工艺。COMET工艺的优点是不用将铁矿石进一步进行烧结或制成球团 ,而是直接装入回…     

中国直接还原铁技术发展的现状及方向

分析了中国钢铁制造流程的特点,考察了直接还原技术在中国的发展现状,结合中国资源条件提出了直接  还原技术在中国的发展方向,设想了一个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,描述了联合工艺的主要参数和技术经济指标,为煤制气生产直接还原铁的工程化提供方案参考。     

走向商业化生产的直接还原炼铁新工艺

一、概述直接还原炼铁是一种不熔化即将铁矿石中氧化铁还原成金属的生产工艺。１８世纪末提出了直接还原法的设想，２０世纪６０年代开始得到发展，有多种工艺进行商业化生产，其中采用最普遍的是以天然气为还原剂的MIDREX及HYL法以及以煤为还原剂的回转窑法等。随着世界钢产量增长，电炉钢比扩大，对直接还原铁的需求也日益增多，除了数量上原因外，部分采用直接还原铁为原料，可以减少废钢中有害杂质对钢质量的负面影响。１９８０年全世界直接还原铁（DRI）产量为７１３万t，占世界生铁产量１．４％，２０００年世界DRI产量４６２０…     

煤气化气用于气基竖炉生产DRI技术的进展

介绍了煤气化气用于Midrex和HyL技术的发展和工业化应用现状。同时介绍了煤气化气技术的工业化现状及不同工艺的特点,对适用于Midrex和HyL工艺的煤气化技术进行了分析。Midrex与HYL技术都对煤气化气有一定要求,相比来说,HYL要求得更严格一些。Lurgi法制得的煤气化气经过脱CO2后可直接用于Midrex和HYL竖炉;用Texaco、Undok和Shell技术制得的煤气化气都需经过处理和转换才可用于Midrex和HYL竖炉。     

天然气部分氧化-气基竖炉流程的模拟研究

建立天然气部分氧化转化炉与气基竖炉联产直接还原铁流程的模型,进行热合成气与循环炉顶气混合进竖炉、冷合成气与循环炉顶气混合加热进竖炉两种工艺流程的稳态模拟对比。两个工艺相比,前者热损失小,但还原气中有效气体含量低;后者热损失大,但还原气中有效气体含量高,有利于竖炉内的还原反应。     

我国直接还原工艺的发展及评述

通过对三种有代表性的直接还原工艺进行分析,认为MIDREX工艺和HYL_III工艺时是当前技术最成熟的直接还原铁工艺.BL法实现了跨行业合作,为技术创新开拓新方向,适合我国煤多气少的国情.直接还原工艺在我国发展缓慢,但市场需求大,有很大的发展空间.