竖炉直接还原技术若干问题的探讨

竖炉直接还原技术若干问题的探讨,目录-PresentationOutline,气基竖炉直接还原技术的发展现状气基竖炉对含铁原料的要求还原气的选择生产运行成本结论,2,气基竖炉技术发展现状-生产规模,3,气基竖炉技术发展现状-生产规模,4,气基竖炉技术发展现状-主流工艺,5,气基竖炉技术发展现状-工程业绩,6,气基竖炉技术发展现状-Midrex工艺,7,Midrex工艺特点：采用CO2重整；无需单独的CO2脱除系统;H2/CO=1.5-1.7，还原气为类CO气体；独立的高温重整炉进行催化重整;竖炉内的操作压力约为0.2-0.3MPa。,气基竖炉技术发展现状-MXCOL(气化炉煤气）,8,气基竖炉技术发展现状-ENERGIRON工艺,9,ENERGIRON工艺特点：采用水蒸汽重整；H2/CO可达5.6，还原气为类H2气体；需要单独的CO2脱除系统;无需高温重整炉，采用自重整;竖炉内的操作压力约为0.60.8MPa。,气基竖炉技术发展现状-ENERGIRON工艺,气基竖炉技术发展现状-技术创新和工艺优化,11,装置的大型化-在本世纪初最显著的技术特征,200,000,500,000,800,000,1,200,000,1,600,000,2,000,000,2,500,000,PlantCapacityt/y设备年生产能力t/y,NUCORSteelUSA美国纽柯钢公司年生产能力保证值：2,500,000tpy,生产效率的提高-提供反应温度气体温度提高的制约因素：加热器材质-加氧球团粘结-原料球团的喷涂,气基竖炉技术发展现状-技术创新和工艺优化,12,气基竖炉技术发展现状-技术创新和工艺优化,13,工艺流程的简化-自重整技术,对原燃料条件的适应性提高-多种气源选择,气基竖炉技术发展现状-技术创新和工艺优化,14,气基竖炉工艺对含铁原料的要求-球团（块矿）,气基竖炉工艺对还原气的选择-常规天然气,常规天然气我国的能源结构以煤炭为主，资源特点是“富煤、缺油、少气”，2012年我国天然气对外依存度达到29%。我国天然气产量和储量均难以满足发展气基直接还原的需要。,气基竖炉工艺对还原气的选择-页岩气,17,从2005年到2010年美国的页岩气产量增长了近6倍，达到1378亿m3，受美国成功开发页岩气的影响，全球页岩气勘探开发呈现快速发展态势。,气基竖炉工艺对还原气的选择-页岩气,18,气基竖炉工艺对还原气的选择-页岩气,19,气基竖炉工艺对还原气的选择-页岩气,20,2013年中国页岩气产量仅2亿方，占天然气总产量（1210亿方）的比例还不到1%，远低于美国的39%和加拿大的15%，中国页岩气“十二五”规划要求2015年实现年产65亿方，2020年生产600亿至1000亿立方米。,中国的页岩气资源条件差，表现为藏储层埋深大、丰度低、开采难度大，开采成本约为美国的2-4倍。,气基竖炉工艺对还原气的选择-煤层气,21,煤层气在中国已经开采了20多年，比页岩气开发技术更加成熟。全球埋深浅于2000m的煤层气资源约为240万亿m3，是常规天然气探明储量的2倍多，中国浅煤层气资源量预计达36.8万亿m3，居世界第三位，其中80%以上储量和产量来自山西省。煤层气资源特点：“低压、低渗、低饱和”、地质构造复杂，难采资源量占总量的70%-80%，单井产气量低，成本效益倒挂，部分煤层气开采企业的经济效益并不显著；受管网建设落后的影响“商品气”只占到不足开采量的一半，2012年总利用率仅为41.53%，按照我国煤层气“十二五”发展规划，2015年我国煤层气产量目标为300亿m3，但受上述因素的制约，煤层气的发展面临一系列难题。,气基竖炉工艺对还原气的选择-煤制气,22,气基竖炉工艺对还原气的选择-煤制气,23,制约煤制气竖炉直接还原技术发展的关键因素是加压煤制气技术投资和运行成本过高。,除了煤制还原气外，开展煤制天然气也是缓解我国天然气供求矛盾的一天有效途径。,气基竖炉工艺对还原气的选择-焦炉煤气,24,焦炉煤气成分更宜作为竖炉还原气；2012年焦炭产量4.43亿吨（2013年4.76亿吨）；其中独立焦化企业产量为3.12亿吨，除去自用，富余约800亿m3焦炉煤气；可利用约200-260亿m3；生产1t直接还原铁需COG540-620m3；进一步将高炉煤气、转炉煤气灯低热值煤气置换和综合利用，可以增加焦炉煤气资源量。,气基竖炉工艺-生产运行成本,25,气基竖炉工艺-生产运行成本,26,参照2013年上半年河北唐山地区的资源和能源平均价格，对生产规模为80万t/a的直接还原工厂生产运行成本进行了分析测算；还原气成本约占DRI生产成本的10%-25%；使用焦炉煤气生产DRI，其成本比使用天然气降低约244.09元/t。,参照2013年11月河北地区重型废钢不含税价约为2200元/t，使用焦炉煤气生产DRI的效益为84.41元/t；使用天然气生产DRI，当天然气价格应低于1.8元/m3；按照鲁奇法或壳牌法煤制气工艺的制气成本测算，DRI的成本要高于废钢。,结论,27,气基竖炉直接还原工艺是当前世界上具有主导地位的非高炉炼铁工艺，近年来在装备大型化、生产高效化、燃料多样化等方面取得长足技术进步，技术发展成效显著。预计在未来一定时期内，仍将成为引领直接还原工艺发展的主流技术；气基竖炉直接还原工艺对含铁原料的要求较为苛刻，中国的气基竖炉直接还原装置的建设应结合资源条件进行充分的研究论证。非常规天然气短期内仍难以改变天然气资源短缺的局面；开发基于煤制气工艺的