【正文】 該項目工藝介質多為固體顆粒，因此部分閥門采用進口耐磨的控制閥。 (5) 控制閥 根據具體的工藝條件選用適用材質和形式的調節(jié)閥。 差壓范圍的選擇應根據計算確定，并按下列模數選擇范圍： 1 2 60、 遠傳壓力測量采用壓力變送器、微壓、負壓測量，可選用差壓變送器。 0℃～ 2500℃時可選用 K 型熱電偶， 600℃～ 1600℃時可選用 B 型熱電偶。營造安全、健康的工作環(huán)境。 (1) 機柜室與操作室頂部采用輕質材料吊頂，室內凈高不低于 ；機柜室高于地面 400mm 敷設活動抗靜電地板，以便 DCS 系統(tǒng)的安全操作和電纜敷設；操作室采用耐磨 防滑地磚。 備煤、氣化系統(tǒng)及還原氣升溫及爐頂氣壓縮部分 DCS I/O 點數見表46 表 46 DCS I/O 點數 序號 信號類型 用途 冗余方式 數量 備注 1 AI（ 4～ 20mA） 檢測 非冗余 220 2 AI（ 4～ 20mA） 控制 冗余 280 3 RTD/TC 檢測 非冗余 350 4 AO（ 4～ 20mA） 控制 冗余 280 5 DI 檢測 非冗余 600 6 DO 控制 非冗余 400 公用工程控制室規(guī)模 公用工程控制室建筑面積約為 120m2，設操作室、機柜室、工程師站室、 UPS室等。 控制室 中央控制室規(guī)模 中央控制室設在安全區(qū)域內，建筑面積約為 240m2。所有過程控制均由 DCS 功能實現。 該系統(tǒng)設 4 臺操作站和 1 臺工程師站，安裝在中央控制室內。 32 DCS系統(tǒng)配置打印機負責各類報表和日志的輸出。這些信息與中央控制室通訊。成套提供的控制系統(tǒng)原則上就近設置在現場機柜間。自控專業(yè)負責備煤系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、直接還原鐵系統(tǒng)中的還原氣升溫及爐頂氣壓縮部分及中央控制室的設計。 29 消耗定額 融熔還原鐵消耗定額見 下表 43。爐身側吹槍是一種特殊雙腔結構槍，內層走煤粉、氧化鈣粉、氧化鎂粉，靠氮氣輸送。球團入爐后靠重力下行流至豎爐底部即為成品排出。 絡合鐵脫硫液富液自噴射吸收塔、填料吸收塔底部匯集進入富液槽，經富液泵打入再生塔頂部的噴射器，與自吸進入噴射器的空氣充分混合，經反應后進入再生塔，在再生塔內進一步氧化再生，再生后的貧液從再生塔上部溢流進入貧液槽，由貧液泵升壓送入噴射吸收塔、填料吸收塔循環(huán)吸收。從塔頂出來的凈化氣經凈化氣分離器除去少量霧沫夾帶的 NHD 后，凈 化氣送變換工段經過多級換熱后送加熱爐加熱。高壓閃 26 蒸槽液相 進入濃縮塔和低壓閃蒸氣一起與自上而下的 NHD 貧液逆流接觸，閃蒸氣中的大部分 H2S 氣體及部分 CO2 氣體被 NHD 貧液吸收， CO2 氣體經濃縮塔分離器分離出夾帶的 NHD 溶液后高空排放。 閃 蒸出的高壓氣體經過灰水加熱器回收熱量之后，通過氣液分離器分離掉酸性氣體，冷凝液作為洗滌用水。基本上不含細灰的粗煤氣出洗滌塔送到凈化系統(tǒng)。熔渣在水中淬冷固化，并沉入氣化爐底部水浴。料漿和氧氣經工藝燒嘴噴入氣化爐內，進行氣化反應，生成粗煤氣。磨機溢流出的料漿經圓筒篩除去料漿中的大顆粒后，依靠重力流入磨機出料槽，磨機出料槽攪拌器使料漿均化并保持懸浮狀態(tài)。 產業(yè)政策 限制類 鼓勵類 技術來源 直接還原鐵 豎爐及熱壓塊機 ，采用國外先進技術。 設出鐵場除塵、出鐵場及爐前開口機、液壓炮。爐缸側壁為冷卻壁加半石墨磚綜合結構，爐腹為氮化硅結合碳化硅磚砌筑外加冷卻壁結構，錐臺部份磷酸浸漬粘土磚加水冷壁，熱風從頂部水冷槍噴入，熱煤氣通過上升管進入熱旋風粗除塵。 生產過程產生的爐渣可以作為原料供水泥或建筑材料。隨著一氧化碳、氫氣、氮氣載體從熔池快速逸出，金屬和爐渣射流從頂部噴入，從熱風爐送過來的 1200℃的熱空氣通過水冷噴槍從頂部鼓入，一氧化碳和氫氣在熱空氣中快速燃燒，高溫金屬和熔渣落回到熔池。 鐵浴爐鐵水方案 鐵浴爐工藝方案 鐵浴爐生產工藝是一個正壓操作的直立的縮口的熔煉容器，由耐火材料爐襯砌筑而成的爐膛和水冷爐頂結構構成。 Midrex 豎爐法特點是設備緊湊，充分利用余熱，生產率高，但對礦石和 還原 氣的含硫量要求嚴格。目前， MIDREX 和 HYL豎爐生產技術經過不斷完善，已實現規(guī)模化生產。為實現這種轉換，還原工藝利用連續(xù)流動的還原氣體用化學方法從鐵氧化物中提取氧。而硫化氫含量低于 25%V 左右的酸性氣，硫回率將更低。該法的優(yōu)點在于設備無腐蝕，可采用碳鋼設備，整個裝置投資較少。該技術成熟可靠，能耗較低，氣體凈化度高，可將 CO2 脫至 10ppm 以下， H2S 小于 。 變換及脫硫脫碳 由于還原鐵裝置要求還原氣成份 H2 /CO=~，因此氣化來的粗煤氣要進行變換。但目前國內尚無工業(yè)化的裝置。同時該技術須全面依賴進口，國內技術支撐率低。 我國煤氣化技術科研人員經過多年努力研究，還開發(fā)出了具有中國知識產權的 水 煤 漿 氣化技術， 如西北化工研究院的多元料漿氣化技術、 華東理工大學 的 四噴嘴氣化技術 和清華大學、達立科的熔渣－非熔渣氣化技術 。目前主要在空氣煤氣、半水煤氣生產方面建有裝置，但也是氣化壓力低、用于還原氣凈化負荷大及碳利用率低。該技術投資低，技術成熟；但氣化效率低， 單爐產氣量少，常壓間歇氣化，吹風過程中放空氣對環(huán)境污染嚴重。依托區(qū)位優(yōu)勢，生產的優(yōu)質融熔還原鐵水產品可滿足環(huán)渤海經濟圈裝備制造業(yè)和鋼鐵業(yè)急需的高品質煉鋼鐵料，以促進其 加工貿易 和產業(yè)的 轉型升級 。 2021年在氧化球團價格 1600元 /噸的情況下，天津無縫鋼管廠的直接還原鐵出廠價高達 4000元 /噸 ,未來幾年也將維持在高位運行。 全世界平均噸粗鋼耗用廢鋼 400~500kg ，我國由于缺乏廢鋼資源， 2021年廢鋼單耗水平為 228kg/t，是世界平均水平的 50%， 2021 年我國廢鋼單耗按圖 2 9 160kg/t 測算，全年廢鋼需求量為 7840 萬噸。 其次為委內瑞拉、伊朗，他們共同的特點是均為鐵礦石或天然氣資源大國。 項目各項效益指標及敏感性分析結果表明 ,項目具有較強的抗風險能力和貸款清償能力。 豎爐系統(tǒng)包括：還原氣預熱、還原豎爐、爐頂氣降溫除塵、爐頂氣壓縮、上料系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)。 鐵水供 唐鋼作為煉鋼原料。特別是環(huán)保、節(jié)能、安全、衛(wèi)生、消防等方面的政策和法規(guī)。境內區(qū)域廣闊，資源豐富，有鐵、金、石等多種礦產資源，其中鐵礦資源尤為豐富，鐵礦資源儲量達 15 億噸以上 。山 XX 循環(huán)經濟園區(qū)融熔還原鐵水項目，采用水煤漿氣化做還原氣，豎爐直接還原生產海綿鐵作為鐵浴爐原料，生產融熔還原鐵水，融熔還原鐵水比高爐鐵水硅低、磷低的特點 (見 描述 )，對后道工序煉優(yōu)質鋼提供保證。作為高品質優(yōu)質鋼種生產所必不可少的原料。由表 1和圖 1可知， 2021~2021年增速最快，平均年增幅為 %。參見表 23，圖 2。進口廢鋼市場繼續(xù)處于低迷狀態(tài)，國內廢鋼缺口得不到足夠的補充，進一步加劇市場的緊張局面，廢鋼市場繼續(xù)高價位運行已成定局。 全球生產要素優(yōu)化重組和產業(yè)轉移，本質上說 的 是一種產業(yè)結構調整現象。該技術雖然能連續(xù)加壓氣化，但由于氣化溫度低，生成氣中甲烷含量大，同時生成氣中含苯、酚、焦油等一系列難處理的物質，凈化流程 13 長；尤其是該技術只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，大量篩分下來的粉煤要配燃煤鍋爐進行處理。 灰熔聚流化床粉煤氣化技術為中科院山西煤化學研究所與秦晉科技公司開發(fā)，該技術可用多種煤質作原料，如煙煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在1250℃ 下氣化，固體排渣。氣化溫度 1300～ 1400℃ ，氣化爐無轉動部件，對于生產合成氣的氣化爐，大多采用冷激流程。但氣化爐（帶廢鍋）結構復雜、設備龐大、設備費及專利費均較高。氣化爐內部采用膜式水冷壁，可承受高達2021℃的氣化溫度，對原料煤的灰熔點限制較少，可以氣化高熔點的煤。 表 41 大型氣化技術比較表 序號 項 目 水煤漿爐 Shell GSP 1 氣化爐形式 加壓氣流床 加壓氣流 床 加壓氣流床 2 氣化劑 氧氣 氧氣 氧氣 3 氣化壓力 /Mpa [1] ≤ 4 氣化溫度 /℃ 13001400 14001600 ≤ 2021 15 序號 項 目 水煤漿爐 Shell GSP 5 能量回收形式 水激冷 或 廢鍋 廢鍋 激冷 、 水 冷壁 6 爐體保護裝置 耐火材料 水冷壁鍋爐 水冷壁鍋爐 7 適用原料 煙煤 褐煤 +煙煤 褐煤 +煙煤 8 使用原料粒度 水煤漿 占 70% 干粉煤 250 目 碎煤干法加料 90%250目 9 有效組分 CO+H2 ~83% ~90% ~90% 10 CH4 （ V%） 0 0 11 氧耗 Nm3/(1KNm3CO+H2) ~389 ~330 ~330 12 煤耗 kg/(1KNm3CO+H2) ~610 ~565 ~565 13 碳轉化率 ~98% ~99% ~~99% 14 對環(huán)境影響 潔凈煤氣化 潔凈煤氣化 潔凈煤氣化 15 工程投資 較多 大 [2] 較多 16 技術難度 技術較復雜 技術復雜 [3] 技術較復雜 17 送料系統(tǒng) 較復雜 復雜 [4] 復雜 [4] 18 國產化程度 全部國產化 主要部件目前全部依賴進口 主要部件依賴進口 19 運行情況 自 93 年引進及國產化的多套均正常運行 目前尚在試運行中 目前尚 無工業(yè)化運行裝置 注： [1] 有個別廠家使用 或 氣化壓力； [2] 按年產 20 萬噸氨計， Shell（無備用爐）投資較 Texaco（有備用爐）多 15~20%； [3] 包括設備制造、操作控制； [4] 干粉煤制備及高壓氮密相輸送粉煤技術復雜； 綜合以上比較，本項目采用 國內的非熔渣 熔渣的 水煤漿氣化技術制煉鐵用還原氣。 水煤漿氣化工藝生產的粗煤氣除含 CO、 H CO2外，還有少量 H2S、 COS、CH N Ar 及微量的氯，氨等成分。 NHD 同低溫甲醇洗一樣，同屬物理吸收，其對 CO H2S 等均有較強的吸收能力，但對 COS 的吸收能力較弱。 典型的克勞斯裝置通常由一個燃燒段和隨后的二個或三個催化轉化段組成 , 燃燒段由帶有燃燒室的燃燒爐和廢熱鍋爐組成 , 在燃燒段 , 克勞斯原料氣中 1/3 的硫化氫按照下面的化學反應式燃燒生成二氧化硫 , 根據克勞斯平衡反應 , 二氧化硫與剩余的硫化氫反應生成單質硫 : H2S+3/2O2 SO2+H2O (a) 18 2H2S + SO2 3S + 2H2O (b) 在燃燒室典型的 1200℃ 溫度條件下 , 硫的轉化率為 60~70%, 由于原料氣中含有 CO NH3 和烴類等雜質 , 因此在燃燒段可產生許多副反應 , 反應后的氣體離開燃燒室 , 進入廢熱鍋爐冷卻至 160℃ 左右 , 回收熱量產生蒸汽 , 以冷凝分離液硫 , 工藝氣再經加熱后 , 將在有克勞斯催化劑的反應器里利用催化劑使克勞斯平衡反應向生成硫的方向進行 , 以進一步提高硫的轉化率。 由于絡合鐵法流程簡單、設備少、占地少、投資省，該法也是較普遍采用的氧化脫硫方法，國外應用較普遍，我國蘭州化肥廠、騰縣化肥廠等用此法脫硫，并進行硫回收。 19 直接還原溫度控制在 850950℃。爐料從爐頂通過布料器 (或多個加料管 )合理地布入爐中，在還原區(qū)與 CO 和H2進行還原反應， 最后產品由爐底排出。其特點是對 CO 和 H2 比例要求不嚴格。氧化鈣調節(jié)堿度和脫硫效果，氧化鎂調節(jié)渣的流動性。但對焦碳和煤的入硫總量要控制，否則下道工序難以控制質量，本方案焦碳為外購或唐鋼供應。 鐵浴爐停產時，豎爐的產品做成熱壓塊 HBI 轉入料倉儲運。能長期穩(wěn)定工作。生產調度靈活。 磨機前貯倉中原料煤和石灰石粉（低灰熔點煤不加），按配比經計量后送入磨機 。 煤漿由煤漿槽經煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應： CmHnSr+m/2 O2—→mCO+ （ n/2r） H2+rH2S CmHnSr—→ （ n /4 r/2） CH4+（ m n/4+ r/2） C+ r H2S C+O2—→CO 2 C+CO2—→2CO C+H2O—→CO+ H 2 24 CO+H2O—→H 2+CO2 反應在 （ G）、 1350～ 1400℃ 下進行。 氣化爐激冷室中的黑水通過液位調節(jié)系統(tǒng)連續(xù)排出，并送往氣化高溫熱水器，回收灰水返回氣化系統(tǒng)使用。濕粗煤氣進入洗滌塔沿下降管進入洗滌塔底部水浴，粗煤氣中夾帶的大部分細灰在此從粗煤氣中除去。 灰水處理 25 本工段將氣化來的黑水進行渣水分離，處理后的水循環(huán)使用。最后經水冷器進一步降溫后送 NHD 脫硫。 吸收了的 NHD 富液分三級閃蒸，高壓閃蒸氣中含有 H2S、 CO H2等，為回收 H2，高壓閃蒸氣經脫碳閃壓機壓縮后返回變換氣。從汽提塔底出來的貧液經脫碳貧液泵提壓進入脫碳塔上部。其余大部分進入爐頂氣壓縮機升壓