讲课材料气基直接还原1!!

气基直接还原炼铁工艺的汇报材料之一-炼铁工艺未来的发展趋势2016年01月,2014年9月,中晋太行创新是企业发展的灵魂,一、炼铁工艺分类,OreYard,CoalYard,Fineore,Lumpyore,Pellet,Miscellaneous,Sinter,SinterPlant,BF,BurntLime,Cokebreeze,Coke,SurgeBin,Crusher,BlendingBin,CMCP,PCI,ByProductPlant,COG,PigIron,Slag,BFG,CDQ5.煤制气竖炉倍受关注。,2014年9月,中晋太行创新是企业发展的灵魂,十MIDREX工艺1.MIDREX工艺的发展从1936年开始，美国表面燃烧公司开展了天然气竖炉直接还原工艺（即Midrex工艺）的研究和试验工作，1966年在俄勒冈钢厂建立了直径450mm，日产1.5吨的试验装置。试验成功后，于1969年在该厂建立起两套直径3.7m的生产装置，每套年产量为15万吨。1971年为联邦德国科夫公司建立起年产40万吨的直接还原铁生产厂。从此，Midrex工艺在世界上迅速发展，已成为技术成熟，生产量最大的直接还原炼铁工艺，目前单体炉最大产能达到170万吨/年。,2014年9月,中晋太行创新是企业发展的灵魂,2Midrex直接还原工艺的基本原理天然气的裂化铁矿石的还原海绵铁渗碳天然气的裂化：CH4+H2O=CO+3H2CH4+CO2=2CO+2H2铁矿石的还原反应:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O渗碳反应：Fe+2CO=Fe3C+CO2,3Midrex工艺流程的介绍,工艺流程简要介绍天然气经过煤气预热器预热，然后进入煤气重整炉进行裂化产生还原性气体，还原性气体由竖炉中间部位进入炉内与上部装入的铁料发生反应，形成海绵铁，经过渗碳反应与冷却由下部排出。炉顶气经过净化处理一部分用于重整炉的加热，一部分返回重整炉参与气体重整。铁料的组成矿石或氧化球团或氧化球团+块矿还原性气体的主要成分CO+H284%CH45%H202%CO21%N2约0.5%,十一、HYL直接还原工艺1.HYL直接还原工艺的发展HYL直接还原工艺是墨西哥HYLSA公司于20世纪50年代初开发并研究成功的。1957年第一座日产200吨直接还原铁的生产装置在墨西哥蒙特雷（Monterrey）建成投产。该工艺以天然气、水蒸气催化裂解气为还原剂，采用4级固定床反应罐还原，间隙作业，生产效率较低，能耗高。1979年，HYL工艺进行了重大改进，将间歇作业的4级反应罐改为连续作业的竖炉，演变为HYL工艺，生产效率显著提高，能耗大幅度下降。经过近60年的发展，竖炉直接还原技术已日臻成熟，特别在最近几年取得了较为突出的进步，主要体现在以下几个方面：1)通过加强对原料质量的控制，提高还原气体的温度、压力，改善竖炉内煤气流的分布等一系列措施，使直接还原竖炉的生产率提高了近25%；,2)将少量高纯度氧气吹入含有甲烷的高温还原气中，提高还原气温度，使竖炉的生产率约提高20%，节能近5%。这项技术进一步发展成为NGCOG（天然气焦炉煤气）竖炉的自重整技术-ZR；3)HYTEMMP及HOTLINK等海绵铁热装技术的开发，有效地利用了海绵铁的显热，减少了海绵铁输送和贮存过程中的再氧化和粉化，使电弧炉吨钢电耗降低了120140kWh，电极消耗减少了0.50.6kg；4)热压块海绵铁（HBI）技术的开发，使直接还原铁的储存和运输，特别是海上运输变得更加便利，更加广泛地开辟了世界范围的海绵铁市场。,2.HYL工艺的基本原理,在催化剂的条件下天然气与蒸汽的反应：CH4+H2O=CO+3H2CO+H2O=CO2+H2铁矿石的还原反应:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O,赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4,天然气+水蒸气CH4,天然气裂化,还原气CO+H2,海绵铁Fe+Fe3C,炉顶气CO+H2O,+,+,3.HYL法的工艺流程,天燃气与水蒸气在重整炉中经催化反应产生还原性气体，还原性气体从竖炉中下部进入炉内，与由上而下的铁料发生还原反应，形成海绵铁，炉顶气经脱除CO2、水蒸汽后与重整炉产生的还原气混合作为新的还原气循环使用。铁料的组成矿石或氧化球团或氧化球团+块矿还原气体的主要成分脱除CO2H2COCO2H2OCH4N274%13%3.3%1.4%7.0%4.2%不脱除CO2H2COCO2H2OCH4N257%22%15%1.6%4.4%,十二、HYL直接还原工艺特点及与MIDREX工艺的区别HYL制气部分和还原部分相互独立,MIDREX竖炉炉顶气与天然气混合，共同进入重整炉制取还原气，还原竖炉和制气设备是相互联系，互相影响的。而HYL竖炉炉顶气经脱水和脱二氧化碳后，直接与重整炉内出来的气体混合制成还原气，还原设备和制气设备相互独立。因此HYL工艺具有以下特点：(1)HYL竖炉选择配套的还原气发生设备有很大的灵活性，除天然气外，焦炉煤气、煤发生气、COREX尾气等都可成为还原气的原料气；(2)重整炉处理气量变小，每吨海绵铁仅为475m3，这使HYL工艺重整炉体积小，造价低。而MIDREX工艺重整炉处理气体体积为每吨海绵铁1810m3；,(3)可以处理硫含量较高的铁矿。而MIDREX竖炉对铁矿的硫含量有一定限制，否则含硫炉顶气进入重整炉将造成裂解催化剂失效。还原气中氢气含量高通过天然气和水蒸汽在重整炉中催化裂解生产还原气，因此还原气中氢含量高，H2CO为5.65.9，使HYL竖炉中还原气和铁矿石的反应为吸热反应，入炉还原气温度较高，为930。而MIDREX工艺主要是天然气和竖炉炉顶气裂解制取还原气，还原气中氢含量相对较低，H2CO为1.55，使MIDREX竖炉中还原气和铁矿石的反应是放热反应，还原气温度不能太高，为840。,操作压力高HYL竖炉操作压力为0.55MPa，采用高压操作，竖炉炉顶和炉底均采用球阀密封。为了实现全密封操作，炉顶和炉底均设有间歇式工作的压力仓。铁矿石首先通过炉顶料仓加入炉顶压力仓中，然后将铁矿石再加入碟形仓中，压力仓上下球阀切换开闭，保持煤气不外漏，通过碟形仓下的四个布料管将铁矿石加入炉内。由于采用了碟形仓，可使铁矿石连续加入炉中。生成的海绵铁通过炉底旋转阀排入炉底两个料仓中，两个压力仓切换使用，可实现竖炉连续排料。而MIDREX竖炉操作压力为0.23MPa，炉顶和炉底依靠加料管和排料管的料封作用及补充氮气来封锁煤气。高温、高压、高氢的特点，使得HYL竖炉中铁矿石的还原速度加快，竖炉生产效率提高。同MIDREX竖炉相比，同样炉容的条件下，HYI竖炉海绵铁产量更大。,HYL与MIDREX工艺的竖炉比较,十二、直接还原铁未来市场预测中国是世界电炉钢产量第一大国，虽然电炉钢产量仅占钢铁总产量的10%，但由于废钢短缺、废钢质量差，因而有对直接还原铁的需求，据中国废钢应用协会估计，中国直接还原铁的市场需求约为15002000万t/年。另外，利用中国国内资源发展直接还原铁生产，促进电炉钢生产的发展是中国钢铁工业发展“节能降耗”的迫切需要。目前，中国直接还原铁的年产量仅在几十万吨，因此直接还原铁在中国具有广阔的发展前景。目前世界直接还原铁年产量6000多万吨，中国仅产60多万吨，进口100多万吨。对于中国直接还原铁市场大小的计算，目前主要有两种分析方法：一种是按全球DRI(直接还原铁)产量和粗钢总量比计算，近年来，世界DRI产量与粗钢产量的比值约为5.0%，测算后中国DRI需求量达3900万吨。第二种是按全球DRI产量和电炉钢总量比，世界DRI产量与电炉钢的比值约为16.0%，测算后中国DRI需求量为1071万吨。