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國外大型氣基直接還原鐵生產的啟示

作者:1180 發布時間:2015-07-29 文字大小:【大】【中】【小】
  王太炎

  鞍鋼集團公司

  一、 美國NUCOR鋼鐵公司250萬噸還原鐵廠投產

  1. 一250萬噸/年直接還原鐵廠,投資2.5億美元。于2013 年12月24 日順利投產。美國NUCOR鋼鐵公司在路易斯安娜州建設

  2. 技術來源;ENERGIRON ZR

  3. 產品;冷直接還原鐵,產品質量指標;金屬化率 94-96%,碳含量4-6%

  4. 工藝流程:

 

  5 .工藝技術特點的剖析

  5.1 裝置系氣基豎爐直接還原工藝,100%天然氣作為直接還原氣源,用反器中的純鐵作為氣體重整觸媒,不外設重整器,故稱自重整技術(ZR)

  5.2 反應器的頂氣,經過脫水,脫硫后與原料氣混合,在加熱器中加熱至930度,加入純氧升溫至1050度,噴人反應器中部,與鐵精礦進行還原反應,生產高質量的直接還原鐵。

  5.3 還原反應的同時發生滲碳反應(3Fe+CH4=Fe3C+2H2)還原鐵碳含量高達4-6%,對電爐煉鋼操作和節能產生正影響。(電弧爐電耗在360—400KWH/TLS區間)

  5.4 250萬噸/年還原鐵裝置為世界上最大直接還原煉鐵裝置,該裝置的產能與3200M3大型高爐相匹配,為高爐,轉爐流程大型聯合鋼鐵廠生產還原鐵開辟先河。

  美國頁巖氣革命帶來的電力天然氣低價化,應用氣基還原爐代替高爐已經出現。在同一規模條件下CO2排放量為高爐的1/2,投資額僅為高爐的1/3.為傳統大型鋼鐵廠轉型升級,技術改造提供新的方向。

  5.5 由于直接還原鐵為純凈鐵,因此,65-70%的純潔鋼來自還原鐵電爐煉鋼。為鋼鐵廠生產高端鋼材創造條件。

  5.6 本裝置氣體循環系統中設有選擇性回收CO2裝置,有效回收CO2,降低系統中CO2的排放量30-40%,保持鋼鐵廠環保的可持續性,推動綠色鋼鐵和低碳鋼鐵的運行。

  二、 印度JSPL金達爾鋼鐵電力公司年產250萬噸還原鐵項目啟動

  1. 印度金達爾鋼鐵和電力公司年產250萬噸用焦爐煤氣生產還原鐵項目啟動,預計2016年全面投產。

  2. 技術來源;ENERGIRON ZR

  3. 該項目基于自重整工藝,其工藝流程與路易斯安娜州的NUCOR鋼鐵集團已建成投產的用天然氣的工藝配置相同。由此可以確認,ENERGIRON ZR技術被金達爾公司所認同。

  4. 產品品種;熱態還原鐵,冷態還原鐵,HBI,產品質量指標;金屬化率94%,碳含量2-2.5%

  5. JSPL項目最大技術特點是采用兩個氣源作為還原氣體的氣源,即來自煤制氣的合成氣和來自聯合鋼廠的焦爐煤氣。

  6. COG來自高爐流程的煉焦廠,直接還原鐵廠將建設在印度ORISSA ESTATE 的ANGUL發電,煉鋼廠。有利于還原鐵廠與聯合鋼廠的整合。其整體方案見圖;

 

  7. 用焦爐煤氣 生產直接還原鐵關鍵要素的剖析

  7.1 首先要提及的,也是被半工藝試驗,工業試驗所證明的;天然氣生產直接還原鐵工藝配置,用在焦爐煤氣生產直接還原鐵上,工藝配置不做任何改動,同樣生產出高質量還原鐵。

  7.2 由于COG的氣體成分與天然氣有所不同,其關鍵成分在生產運行中會產生負面影響,對此,必須認真應對,保證生產操作順行,為此,對關鍵要素做如下剖析。

  7.2.1 經過凈化處理的焦爐煤氣含有H2S 20毫克/NM3以下,如此的硫含量,對還原工藝操作沒有影響,焦爐煤氣的H2S在煤氣脫CO2過程中同時被清除。

  7.2.2 焦爐煤氣含有BTX(苯。甲苯,二甲苯) 5克/NM3,含有萘 0.3/NM3,含有CmHn 2.0-3.6%,這些重芳烴化合物氣體,在循環加熱過程中(加熱器溫度930度以上)發生碳析出,形成石墨,堵塞設備.影響生產。經過研究,在還原工藝中增設離線重整裝置或采用專利配置,即可將加熱氣體中的重芳烴化合物熱裂解,不發生碳沉積現象。以上問題完勝解決。

  7.2.3 COG 和SYNGAS組合氣體生產直接還原鐵,其配比可為0-100%。JSPL項目中使用焦爐煤氣、合成氣、轉爐氣的組合氣,操作靈活性高。

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