非高炉炼铁工艺现状及未来适应性分析

在国家产业升级、节能减排的大背景下,钢铁节能减排、清洁生产、最大限度地减少烧结和焦化工序的SO_2、NO_X、CO_2和烟粉尘排放、构筑绿色产业体系,是我国钢铁企业转型升级的主要目标。非高炉炼铁工艺对炼铁工序的节能减排、实现生产过程环境友好、降低炼铁对主焦煤的依赖具有得天独厚的优势。本文通过分析非高炉炼铁主流工艺的现状,阐明了各个工艺在中国的未来适应性。随着铁矿精选技术、煤制气技术的成熟,及气基竖炉生产规模的大型化,煤制气-竖炉将成为我国主要的直接还原生产工艺。Corex工艺在特定的资源条件下,在成本、能耗和环境上的竞争力将可能超过高炉。     

基于焦炉煤气平衡的长短流程冶金工艺布局的思考

“双碳”背景下,发展低碳冶金技术已是我国钢铁企业低碳转型的必然趋势。本文在分析我国焦炉煤气的利用及气基直接还原技术现状的基础上,通过建立钢铁企业内部焦炉煤气平衡模型,提出了基于焦炉煤气平衡的长短流程冶金工艺的合理布局,以期通过合理利用焦炉煤气发展直接还原炼铁技术,为冶金工序减碳提供解决方案。同时,本文以年产5×10⁶ t高炉铁水的钢铁企业为例,根据焦炉煤气平衡模型计算,富余的焦炉煤气可满足年产1×10⁶ t直接还原铁生产线燃气需求,且焦化产生的碎焦可为每吨烧结矿提供42.0 kg的焦粉,基本满足烧结对燃料的需求。此外,长流程和短流程相融合的新模式下,吨钢CO₂排放量降低到1 193 kg,减碳比高达30.32%。     

钢铁工艺流程概述及发展方向初探(上篇)

概述了高炉—转炉传统流程和近年来国内外非高炉—电炉短流程的科研、技术开发及工业生产应用状况,对比了两种钢铁流程在过程优化、能源环保、指标提升方面的差异.重点概述了Corex工艺和气基竖炉直接还原两种非高炉炼铁工艺,一定程度上为钢铁企业即将或正在实施钢铁新流程在方向选择、技术选择上提供了较为全面的借鉴.     

碳中和背景下我国低碳炼铁技术发展现状与前景

我国钢铁生产工艺长期以“高炉—转炉”长流程为主,能源结构高碳化特征明显。作为钢铁流程中的碳排放大户,炼铁系统深度减碳成为我国钢铁行业实现碳中和目标的关键。本文分别从高炉炼铁和非高炉炼铁两个角度出发,梳理总结了各主要低碳炼铁工艺技术的研究进展和主要问题,并对其应用前景进行了展望。我国钢铁工业应把技术创新作为降碳的核心要素,结合行业发展趋势和自身特点,加大力度开发适合我国国情的低碳炼铁新技术;综合考虑资产保值、技术成熟程度和降碳潜力,短期内应以基于现有高炉工艺的深度脱碳技术创新为主要方向,从而为远期零碳钢铁的发展提供过渡方案和缓冲空间;中长期以富氢气基竖炉直接还原技术为发展重点,不断提升其技术成熟度和经济适用性,逐步提高氢气比例直至全氢冶炼;氢基熔融还原技术和电解还原铁技术的发展任重道远,未来有望成为实现我国钢铁行业碳中和目标的解决方案之一。     

炼铁系统节能减排技术的现状和发展

随着科技手段的进步,现代的高炉炼铁技术已经得到充分的发展。然而从资源、能源及环境的角度看,高炉炼铁系统仍然面临着严峻的压力,烧结、焦化、高炉的能耗及污染不容乐观。从不同方面分别介绍了国内外炼铁系统的节能减排的重要方法,围绕含铁原料、燃料、高炉系统分别介绍了烟气脱硫、干熄焦技术、TRT发电技术、全氧高炉- 煤气自循环技术及炉渣的综合利用等几种典型工艺,以及其对炼铁系统节能减排的主要作用,并通过研究提出了中国高炉节能减排的发展方向。     

高炉煤气在冶金工业的应用研究

高炉煤气是高炉炼铁的副产能源,在钢铁企业的能源结构中起着重要的作用.文章通过比较我国宝钢和日本新日铁高炉煤气的利用情况,提出钢铁企业高炉煤气利用的不同途径,并分析了提高高炉煤气利用率的措施,对钢铁企业充分利用高炉煤气提供了参考依据,同时也促进了节能和环保工作.     

2009年我国重点钢铁企业高炉炼铁发展述评

对2009年我国重点钢铁企业高炉炼铁发展状况进行了总结分析。2009年,我国重点钢铁企业高炉燃料比为519kg/t,比上年下降12kg/t,这表明我国高炉操作技术水平和炼铁生产管理水平明显提高。目前.我国炼铁产业集中度低,淘汰落后产能的任务艰巨。今后,要继续以科学发展观为指导,加大节能减排力度,促进我国炼铁技术全面进步。     

非高炉炼铁技术的发展方向和策略

基于国内外能源市场的变化和严峻形势,评述了直接还原和熔融还原炼铁技术的最新进展,指出了非高炉炼铁技术的发展方向,并提出开发炼铁新技术的相关措施.     

2008年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会在宁波召开

2008年4月17～18日,中国金属学会和中国金属学会炼铁分会在浙江省宁波市召开了“2008年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会”,来自钢铁企业及炼铁厂、烧结厂、球团厂、焦化厂、技术中心等部门主管生产技术的领导、专业技术人员和论文作者500余人参加了会议。这次会议的主题是“节能减排、高效运行、实现可持续发展”,共收到包括烧结、球团、焦化、高炉炼铁、非高炉炼铁等方面的学术论文300多篇,重点总结、交流了近两年来我国炼铁系统的科研成果和生产技术经验。     

铁前系统的二氧化碳减排技术浅析

钢铁企业面临严峻的二氧化碳减排形势,建立全国性的碳排放交易市场势在必行,钢铁企业提前布局二氧化碳减排战略对企业生存具有重要意义。为了促进国内钢铁企业对减排二氧化碳技术的重视,从国内外二氧化碳减排技术现状出发,介绍了欧洲、日本等国外碳减排技术的研究现状及进展。同时从设备、原燃料、高炉操作等角度分析了国内高炉减排二氧化碳的技术现状,并对二氧化碳减排技术的发展趋势进行了系统介绍。研究认为探索焦炉煤气和生物质喷吹技术、生物质直接还原技术和废塑料喷吹技术,促进高炉渣余热回收、推广烧结矿竖式冷却余热回收技术和高富氧高炉结合碳捕集封存技术等对于二氧化碳减排具有潜在的研究和应用价值。     

炼铁新技术及基础理论研究进展

从炼铁新技术及基础理论研究方面介绍了烧结球团提质降耗新技术、焦炭在高炉内行为解析研究、高炉喷吹清洁燃料技术、高炉长寿技术、高炉炼铁数据建模技术以及冶金尘泥再处理技术。从基础研究出发,提出了目前最具有潜力的炼铁新技术;然后在国家碳中和战略的大背景下,综述了目前国际上的非高炉炼铁技术研究进展,为我国低碳炼铁发展提供依据;最后从最新微观研究手段出发,介绍了目前炼铁研究领域在微观尺度的研究进展,多尺度综合调控研究高炉炼铁过程机理,为未来低碳炼铁发展方向提供思路。      

高炉煤气循环耦合富氢对中国炼铁低碳发展的意义

中国钢铁工业规模巨大,主要由高炉 转炉长流程生产,其能源结构中90%为煤炭,是国家兑现2030年降低碳排放强度承诺的主战场之一。基于当前低碳炼铁技术的研发进展、中国面临的碳减排任务、中国钢铁工业的生产模式、中国钢铁工业碳排放现状等基本事实,提出了以高炉为主体、以炉顶煤气循环耦合富氢还原为技术特征的钢铁工业低碳发展的可行路径,分析了该工艺研发所面临的关键问题,以期引起钢铁行业的重视,为中国钢铁工业进一步深度降低碳排放提供参考。     

The production of large blast furnaces during 2016 and future development of ironmaking in China

The production and development of the ironmaking process in China are crucial for energy saving, emission reduction and transformation and promotion processes of iron and steel industry. In order to fully understand the production and techniques of ironmaking blast furnace in China, the production and operation indexes of large blast furnaces were analysed in this paper. Then challenges of the ironmaking in China were discussed. On this basis, the future development of ironmaking in China was further analysed. The study will contribute to understanding the state of ironmaking process of China.     

现代炼铁工艺及低碳发展方向分析

分析了现代高炉炼铁和非高炉炼铁(直接还原、熔融还原)工艺特点和发展现状,从多个方面比较现有生产条件下各工艺的优缺点。从能源结构、生产规模及工艺成熟度阐述高炉炼铁在当前仍是国内主流工艺,并结合当前国内外低碳发展趋势和政策要求,提出高炉工艺降低碳耗的措施,明确了以“短流程”替代“长流程”和以新能源替代碳素冶金的发展方向,以最终实现“零碳炼铁”。结合现有的国际上的能源结构调整方向,指出了氢冶金的发展方向。     

低碳绿色炼铁技术发展动态及展望

 当前,为积极应对气候变化等一系列问题,世界各国纷纷提出了绿色减排计划。与此同时,中国相应提出了“碳达峰、碳中和”节能减排目标,并以“1+N”等政策体系作为实现可持续发展战略、积极应对气候变化、履行大国义务的核心支持。钢铁工业作为31个制造业门类中碳排放量最大的行业,自然而然成为节能减排战役中的“排头兵”。目前,复杂的高炉生产工艺仍然以煤、焦等化石资源作为主要燃料,使得其成为钢铁流程中的碳耗大户、碳排放大户、污染排放大户,因此高炉炼铁工艺的绿色低碳转型升级已迫在眉睫。从背景介绍、发展动态以及未来发展展望这3大部分对低碳绿色炼铁技术进行论述,其中对绿色低碳炼铁技术发展动态部分进行了详细阐述。首先就优化节能低碳操作和构建循环经济环保圈两个层面,从精细炉料操作、提升生产技术等多个角度讨论了如何实现高炉工艺低碳绿色炼铁;其次从非高炉领域入手,对直接还原工艺和熔融还原工艺的国内外发展现状进行阐述,并进行了相应的比较与分类汇总;之后从创新型炼铁工艺(氢冶金、智能化炼铁)角度探讨了此类技术的发展态势。最后,综合当前绿色低碳炼铁技术发展最新动态进行了5个方面的展望,明确了“绿色低碳为方向,节能减排是目标”的任务方向。     

高炉能耗现状及降耗技术展望

摘要：近年来,为贯彻落实国家“双碳”战略目标,针对冶金等重点行业,提出了严格的能效约束以推动节能降碳。目前,在以长流程为主的钢铁生产过程中,如何降低高炉炼铁工序能耗,以实现钢铁企业节能降耗仍是亟待解决的问题。首先介绍了高炉炼铁工序的能耗现状以及计算标准,并基于工业代谢的用能分析,详细阐述了高炉工序主要的节能降耗手段。最后,对高炉工序节能新技术做了相关的展望,以期为冶金行业节能降耗提供建议性方向。     

适应高比例球团冶炼的高炉系统设计与生产实践

 当前中国钢铁工业面临着节能减排、绿色发展等多重压力,呈现出减量化和创新性发展的新形态。在非高炉炼铁关键技术取得重大突破及大规模应用前,以高炉为主的炼铁工艺在一段时间内仍将保持主体地位。而高比例球团冶炼是当前中国高炉炼铁的发展方向,是未来钢铁工业实现减污降碳的必然趋势。为了进一步推动高比例球团技术的研发与应用,从球团矿的物理化学性质出发,阐述了球团矿在高炉内的行为,分析了限制球团矿比例提高的因素,从冶金反应机理到工程实践总结了未来高比例球团冶炼的高炉系统设计发展方向,提出以低碳绿色为前提、以资源和能源利用为基础、以智能化装备为支撑的高炉设计理念。通过对比分析国内外多种高炉炉型、冷却系统、炉缸炉底设计方案,重点分析了多段式炉身、全铸铁冷却壁、串罐无钟炉顶在高比例球团冶炼中的优势,归纳了矿焦槽、热风炉及自动化检测与模型控制等技术特点,给出了适应高比例球团冶炼的高炉系统设计建议。根据球团矿在高炉内的反应机理以及操作炉型对强化冶炼的影响,提出合理的炉料结构的确定方法,最佳的炉料碱度控制标准,以及装料、送风、出铁、热、渣等操作制度。最后,通过高炉冶炼实践,验证了高比例球团冶炼技术经济指标的进步,为今后高比例球团冶炼高炉系统设计及优化方向奠定了基础。     

高炉使用铁焦的㶲分析

 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO₂减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用㶲分析理论,建立高炉使用铁焦的㶲平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的㶲量,焦炭和鼓风带入㶲会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总㶲量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部㶲损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的㶲效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部㶲损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。     

生物质能在炼铁领域应用的研究现状及展望

 在国家碳达峰和碳中和目标下,炼铁行业在改进生产技术的同时,开发可替代的新型能源以减少一次化石燃料的消耗,是实现其低碳发展的必由之路。生物质能作为一种清洁可再生能源,具有来源广泛、环境友好和碳中性等特点。天然生物质能挥发分含量高、易燃烧,而热解后的生物炭的理化性能与煤粉接近,将生物质能作为燃料和还原剂应用于炼铁生产,可以有效发挥其节能减排作用。在分析生物质能理化性能的基础上,系统阐述了生物质能在制备焦炭、高炉喷吹、烧结、球团工序中应用的研究现状。首先指出,生物质和煤粉的共热解技术是利用生物质混煤炼焦的关键。为了推进生物质焦炭在高炉冶炼中的应用,需要加强生物质焦炭对高炉软熔带透气透液性的影响研究。其次,生物质的热值、燃烧特征温度和燃烧率是影响生物质混煤喷吹效果的主要因素。提出开发生物质协同煤粉造气新技术可以拓宽高炉喷吹用生物质能的选择范围,并可生产优质富氢还原煤气用于高炉喷吹。第三,指出用适量的生物质能替代焦粉或煤粉进行铁矿粉烧结,可以保证烧结矿的质量,并产生显著的减排效果。在制备生物质含碳球团时,需要严格控制生物质的添加量,以获得高金属化率和适宜黏结性指数的球团。在今后的研究中应重点进行生物质的种类和添加量对烧结矿和球团矿质量的影响研究。最后,指出目前生物质能炼焦、高炉喷煤、烧结和球团中的应用还多处于基础研究阶段,建议今后应加快生物质能在炼铁各工序生产中的应用实践,以进一步评估生物质能在炼铁领域的使用效果和应用潜力。