【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 達(dá)到 94~97%。而硫化氫含量低于 25%V 左右的酸性氣，硫回率將更低。 對(duì)于硫化氫含量低的富 酸性氣 ,可采用絡(luò)合鐵法。其溶液的活性及穩(wěn)定性好，正常情況下無(wú) Fe(OH)3 沉淀，沒(méi)有堵塔危險(xiǎn)。溶液極易再生，生成硫的顆粒大，易于分離。另外，脫硫溶液無(wú)毒，對(duì)環(huán)境污染少；溶液配置簡(jiǎn)單，原料價(jià)廉易得；溶液中付反應(yīng)生成物增長(zhǎng)速度慢。 由于絡(luò)合鐵法流程簡(jiǎn)單、設(shè)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(guó)外應(yīng)用較普遍，我國(guó)蘭州化肥廠、騰縣化肥廠等用此法脫硫，并進(jìn)行硫回收。 綜合以上，本項(xiàng)目采用絡(luò)合鐵法脫硫。 直接還原鐵方案 直接還原工藝用于將球團(tuán)礦或塊礦形式的鐵氧化物轉(zhuǎn)換成適于煉鋼的高度還原 產(chǎn)品。為實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，還原工藝?yán)眠B續(xù)流動(dòng)的還原氣體用化學(xué)方法從鐵氧化物中提取氧。還原過(guò)程在低于給料熔融溫度的條件下進(jìn)行。將還原氣（氫、一氧化碳和其它成分的混合物）以可控的成分和溫度引入到還原反應(yīng)器內(nèi)。還原氣沿反應(yīng)器向上流動(dòng)，將下降的鐵氧化物加熱到還原溫度。氫氣及一氧化碳從鐵氧化物中提取出氧，得到高純度還原產(chǎn)品。 19 直接還原溫度控制在 850950℃。 還原區(qū)發(fā)生的基本反應(yīng)如下： 3 Fe2O3 + CO 2 Fe3O4 + CO2 3 Fe2O3 + H2 2 Fe3O4 + H2O Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2 Fe3O4 + H2 3 FeO + H2O FeO + CO Fe + CO2 FeO + H2 Fe + H2O 3Fe + 2CO Fe3C + CO2 3Fe + CO + H2 Fe3C + H2O 3Fe + CH4 Fe3C + 2H2 在氣基直接還原工藝中，豎爐法的 MIDREX 和 HYL 占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，具有工 藝技術(shù)成熟可靠、投資少、生產(chǎn)率高（容積利用系數(shù)可達(dá) 8～ 12t/m3178。 d1）、單爐產(chǎn)量大（最高達(dá) 180 萬(wàn) t/年）等優(yōu)點(diǎn)。目前， MIDREX 和 HYL豎爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷完善，已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。 Midrex 法 Midrex 法為美國(guó)米德萊克斯 (Midrex)公司所發(fā)明 ， 是目前普遍使用的生產(chǎn)方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其生產(chǎn)量 2021 年為 2684 萬(wàn) t，占直接還原法產(chǎn)量的 66％以上。氣基 Midrex 法是具有 代表性的氣基豎爐法，它由供料系統(tǒng)、還原豎爐、煙氣處理、天然氣重整爐組成。 Midrex 法的一次能源是天然氣，通過(guò)天然氣蒸汽轉(zhuǎn) 化反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化成 CO 和H2。爐料從爐頂通過(guò)布料器 (或多個(gè)加料管 )合理地布入爐中，在還原區(qū)與 CO 和H2進(jìn)行還原反應(yīng)， 最后產(chǎn)品由爐底排出。 直接還原后的廢氣中仍含有大量的 CO和 H2(約 70％ )， 通過(guò)洗滌器重新返回到重整爐， 重整后 進(jìn)入豎爐循環(huán)使用。 Midrex 豎爐法是 1968 年由美國(guó)提出， 1969 年第一次建廠，而后迅速發(fā)展起來(lái)。 Midrex 豎爐法特點(diǎn)是設(shè)備緊湊，充分利用余熱，生產(chǎn)率高，但對(duì)礦石和 還原 氣的含硫量要求嚴(yán)格。 20 HYL 法 希爾法 (HYL 法 )為墨西哥鍍錫板和薄板公司的發(fā)明， HYL 是這家公司英文縮寫(xiě)。 20 世紀(jì) 70 年代墨西哥在固定床 HYLI 法基礎(chǔ)上發(fā)展為 HYLⅢ式豎爐，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，約占世界直接還原鐵產(chǎn)量的 17％。 HYL 法 工藝 爐料（鐵礦石球團(tuán)）自反應(yīng)器頂部加入，還原氣由中部還原區(qū)進(jìn)入。從上至下，還原分四個(gè)階段進(jìn)行：第一為加熱和初還原階段；第二為主還原階段；第三為冷卻和滲碳階段；第四為卸料階段。其特點(diǎn)是對(duì) CO 和 H2 比例要求不嚴(yán)格。 從發(fā)展的角度 來(lái)看， Midrex 技術(shù)工藝 的市場(chǎng)占有率在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)仍將占據(jù)統(tǒng)治地位。綜合考慮設(shè)備費(fèi)、專利費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、工藝成熟性和技術(shù)易得性，該項(xiàng)目擬 采 改進(jìn)的 Midrex 法 。 鐵浴爐鐵水方案 鐵浴爐工藝方案 鐵浴爐生產(chǎn)工藝是一個(gè)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(jié)構(gòu)構(gòu)成。耐火材料爐膛包括鐵水熔池，熔渣浮于鐵水之上。入爐原料 (煤，焦粉，礦粉，熔劑 )用氮?dú)鈴陌惭b在側(cè)面的盆腔同時(shí)吹入熔池。原料主要是從爐身上部加入的直接還原鐵，含鐵污泥干燥后從爐身側(cè)部的槍噴入爐內(nèi)。熔劑主要是粉狀氧化鈣、氧化鎂等。氧化鈣調(diào)節(jié)堿度和脫硫效果，氧化鎂調(diào)節(jié)渣的流動(dòng)性。煤和焦為發(fā)熱劑和還原劑。鐵熔池上面，分散著隨煤加入的碳素發(fā)生氧化反應(yīng)，與含鐵原料發(fā)生氧化反 應(yīng)，生成一氧化碳，煤炭里面的揮發(fā)份分解產(chǎn)生氫氣。隨著一氧化碳、氫氣、氮?dú)廨d體從熔池快速逸出，金屬和爐渣射流從頂部噴入，從熱風(fēng)爐送過(guò)來(lái)的 1200℃的熱空氣通過(guò)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。 金屬和熔渣射流覆蓋在水冷壁表面，減少能量損失，保護(hù)水冷壁，有點(diǎn)類似于轉(zhuǎn)爐的濺渣護(hù)爐。過(guò)程產(chǎn)生的煤氣從爐頂先經(jīng)過(guò)熱旋風(fēng)粗除塵，粗除塵顆粒返回鐵浴爐作原料，半凈熱煤氣由一座水冷洗滌裝置冷卻和凈化，一部份用于熱風(fēng)爐燒爐用，一部份用于豎爐還原氣加熱爐作燃料，一部份供球團(tuán)、鍋爐使用， 富余的煤氣降溫進(jìn)煤氣管網(wǎng)。渣鐵產(chǎn)品連續(xù)地通過(guò)直立縮口的熔煉容器的避渣器，進(jìn)入渣腔分離。 21 焦碳在冶煉的過(guò)程主要是還原劑和發(fā)熱劑，因而對(duì)強(qiáng)度要求不高，三級(jí)冶金焦可滿足工藝的要求，同時(shí)因焦比低大大降低了冶煉成本。但對(duì)焦碳和煤的入硫總量要控制，否則下道工序難以控制質(zhì)量，本方案焦碳為外購(gòu)或唐鋼供應(yīng)。鐵浴爐可冶煉高磷礦。如果下道工序要精煉，則必須脫硫脫磷。 生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的爐渣可以作為原料供水泥或建筑材料。 鐵浴爐的原料為直接還原鐵，也可以是扎鋼皮或含鐵污泥。大大地?cái)U(kuò)展原料的來(lái)源，能利用大多數(shù)的鋼鐵產(chǎn)品廢棄物，促成鋼鐵生 產(chǎn)的零污染。 短流程和快速恢復(fù)的鐵浴爐流程，可以迅速簡(jiǎn)單地改變?cè)项愋突虍a(chǎn)品。其操作的彈性，可以根據(jù)市場(chǎng)變化，迅速調(diào)整原料成本。 鐵浴爐停產(chǎn)時(shí)，豎爐的產(chǎn)品做成熱壓塊 HBI 轉(zhuǎn)入料倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)。料倉(cāng)中的HBI 也可在生產(chǎn)時(shí)少量配比加入鐵浴爐，但配比不能超過(guò) 4%，料倉(cāng)中的HBI 因密度較大，不能浮在渣液表面直接吸收爐膛燃燒熱，同時(shí)因料倉(cāng) HBI為致密冷料，反應(yīng)速度慢，降低了生產(chǎn)效率，增加了能耗。 鐵浴爐工藝設(shè)備 鐵浴爐兩臺(tái)爐缸為水冷綜合爐底，爐底水冷管上砌兩層半石墨高導(dǎo)熱碳磚，兩層微孔熱壓焙燒碳磚和兩層剛玉磚 。爐缸側(cè)壁為冷卻壁加半石墨磚綜合結(jié)構(gòu)，爐腹為氮化硅結(jié)合碳化硅磚砌筑外加冷卻壁結(jié)構(gòu)，錐臺(tái)部份磷酸浸漬粘土磚加水冷壁，熱風(fēng)從頂部水冷槍噴入，熱煤氣通過(guò)上升管進(jìn)入熱旋風(fēng)粗除塵。 礦槽為混凝土結(jié)構(gòu)，所裝物料為熱壓塊、球團(tuán)礦、小塊焦、塊礦。 煤粉制備系統(tǒng)包括中速磨、煙氣爐、布袋粉塵收集器、收粉罐、噴吹罐、氮?dú)夤蕖嚎s空氣站、噴吹管線、噴槍。噴槍為特殊雙腔結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為耐熱不銹鋼 0Cr18Ni9，內(nèi)腔通煤粉，外腔通氧。 熱旋風(fēng)外部為鋼殼，材質(zhì) Q235A，內(nèi)襯鋼玉磚耐高溫荒煤氣沖刷，殼體內(nèi)噴 FN130 涂料，砌 50mm 厚硅酸 鋁纖維磚，殼體溫度在工作在 80℃以下。能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。 鐵浴爐設(shè)鼓風(fēng)機(jī)及風(fēng)機(jī)房。 設(shè)熱風(fēng)爐及管線使鼓入鐵浴爐內(nèi)的風(fēng)溫加熱到 1200℃，同時(shí)利用鐵浴 22 爐產(chǎn)生的煤氣加熱爐體耐火磚。 設(shè)出鐵場(chǎng)除塵、出鐵場(chǎng)及爐前開(kāi)口機(jī)、液壓炮。 年產(chǎn) 88 萬(wàn)噸鐵水，鐵浴爐與高爐對(duì)比分析 項(xiàng)目 高爐 鐵浴爐 備注 成本 (元 /噸 ) 3640 3185 隨著目前焦碳價(jià)格上揚(yáng)，兩者的差價(jià)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大 投資總額 (億 ) 12 (包括焦?fàn)t、燒結(jié) ) 建設(shè)周期 2 年 年 SO2 年排放量 413 噸 120 噸 CO2 年排放量 138 萬(wàn)噸 41 萬(wàn)噸 粉塵年排放量 64 噸 18 噸 生產(chǎn)組織 高爐停爐、開(kāi)爐周期長(zhǎng)，長(zhǎng)期休風(fēng)后 的 復(fù) 風(fēng) 生 產(chǎn) 困難。 高爐不能配吃粉狀含鐵原料，焦碳質(zhì)量低于二級(jí)冶金焦影響高爐順行，導(dǎo)致成本大幅度上升。 焦化、燒結(jié)、煉鐵之間的生產(chǎn)調(diào)度復(fù)雜，難度大。 停爐、開(kāi)爐迅速，轉(zhuǎn)產(chǎn)靈活，可根據(jù)原料變化配粉狀含鐵原料。生產(chǎn)調(diào)度靈活。對(duì)焦碳強(qiáng)度要求不高。 定員 287 人 (包括焦?fàn)t、燒結(jié) ) 242 人 占地 大 少 (省去了焦化、燒結(jié)占地 ) 固廢處理 產(chǎn)生瓦斯灰、除塵污泥， 要另設(shè)處理裝置 可消化含鐵粉塵，循環(huán)使用。 產(chǎn)業(yè)政策 限制類 鼓勵(lì)類 技術(shù)來(lái)源 直接還原鐵 豎爐及熱壓塊機(jī) ，采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。其他均采用成熟的國(guó)內(nèi)技術(shù)。 23 工藝流程及消耗定額 備煤 原料煤 經(jīng)汽 車(chē) 運(yùn)輸 進(jìn)廠，貯煤場(chǎng)由橋式抓斗起重機(jī)和推土機(jī)承擔(dān)原料煤的倒運(yùn)。原料煤 被送 入受料槽中，由受料槽下地皮帶運(yùn)走，通過(guò)膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn) 、 計(jì)量 、除鐵、 破碎 、 篩分 ， 送至磨機(jī)前貯煤倉(cāng)待用。 石灰石粉由 汽 車(chē)運(yùn)來(lái)，直接送至磨機(jī)前貯倉(cāng)待用。 磨機(jī)前貯倉(cāng)中原料煤和石灰石粉（低灰熔點(diǎn)煤不加），按配比經(jīng)計(jì)量后送入磨機(jī) 。 氣化 煤漿制備工藝流程 由煤 貯 運(yùn)系統(tǒng)送來(lái)的原料煤（干）送至煤貯斗，經(jīng)稱重給料機(jī)控制輸送量送入棒磨機(jī)，加入一定量的水，物料在棒磨機(jī)中進(jìn)行濕法磨煤。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑，為了調(diào)整煤漿的 pH 值，加入堿液或氨水，共同 磨制漿達(dá)到要求的粒度分布，制得料漿濃度約為 60％ 左右 。磨機(jī)溢流出的料漿經(jīng)圓筒篩除去料漿中的大顆粒后，依靠重力流入磨機(jī)出料槽，磨機(jī)出料槽攪拌器使料漿均化并保持懸浮狀態(tài)。料漿再通過(guò)磨煤機(jī)出料槽泵送入氣化系統(tǒng)的煤漿槽供氣化用。 制漿用水由制漿水泵將水由制 漿水槽經(jīng)計(jì)量后送入磨機(jī)。制漿用水為來(lái)自灰水處理單元，其余部分根據(jù)需要，用原水補(bǔ)充。 氣化 在本工段，煤漿與氧進(jìn)行部分氧化反應(yīng)制得粗還原氣。 煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來(lái)的高壓氧通過(guò)燒咀進(jìn)入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應(yīng)： 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(yīng)在 （ G）、 1350～ 1400℃ 下進(jìn)行。 氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成 CO、 H CO H2O 和少量CH H2S 等氣體。 煤漿經(jīng)高壓料漿泵從煤漿槽送入工藝燒嘴。料漿和氧氣經(jīng)工藝燒嘴噴入氣化爐內(nèi)，進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成粗煤氣。氣化原料中的少量未轉(zhuǎn)化組份和由部分灰形成的液態(tài)熔渣與生成的粗煤氣一起并流進(jìn)入氣化爐下部的激冷室。 進(jìn)入氣化爐激冷室的激冷水來(lái)自于洗滌塔旁的激冷水泵，激冷水進(jìn)入位于激冷室下降管頂端的激冷環(huán)，并沿下降管內(nèi)壁向下流入激冷室。激冷水與出氣化爐渣口的高溫氣流接 觸，部分激冷水汽化對(duì)粗煤氣和夾帶的固體及熔渣進(jìn)行淬冷、降溫。激冷水中較大固體顆粒經(jīng)黑水過(guò)濾器除去。 氣化爐激冷室中的黑水通過(guò)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)連續(xù)排出，并送往氣化高溫?zé)崴?，回收灰水返回氣化系統(tǒng)使用。 氣化反應(yīng)生成粗煤氣及少量的其它物質(zhì)（包括氯化物、硫化物、氮?dú)?、氬氣及甲烷等）、液態(tài)熔渣及細(xì)灰顆粒。這些物質(zhì)出氣化爐燃燒室，沿下降管進(jìn)入激冷室水浴。熔渣在水中淬冷固化，并沉入氣化爐底部水浴。粗煤氣與水直接接觸進(jìn)行冷卻，大部分細(xì)灰留在水中。粗煤氣沿下降管與導(dǎo)氣管之間的環(huán)隙上升，經(jīng)激冷室上部折流板折流分離出部分粗煤氣中夾 帶的水分，從氣化爐旁側(cè)的出氣口引出，送往文丘里管和洗滌塔。 粗煤氣與來(lái)自激冷水泵的水經(jīng)文丘里管混合。細(xì)灰在此被水完全浸濕，在洗滌塔中從粗煤氣中除去。濕粗煤氣進(jìn)入洗滌塔沿下降管進(jìn)入洗滌塔底部水浴，粗煤氣中夾帶的大部分細(xì)灰在此從粗煤氣中除去。粗煤氣經(jīng)下降管和導(dǎo)氣管間的環(huán)隙上升，進(jìn)入洗滌塔頂部的塔板，來(lái)自高壓冷凝液罐的工藝熱冷凝液將粗煤氣中殘留的細(xì)灰洗滌下來(lái)。粗煤氣夾帶的水滴在塔板上方的除沫器中分離下來(lái)?；旧喜缓?xì)灰的粗煤氣出洗滌塔送到凈化系統(tǒng)。 沉積在氣化爐激冷室底部的粗渣及其它固體顆粒，通過(guò)循環(huán)水流的循環(huán)作 用帶入鎖斗。大的渣塊經(jīng)破渣機(jī)進(jìn)行破碎。從氣化爐排出的大部分灰渣沉降在鎖斗底部，定時(shí)排入渣池，由扒渣機(jī)撈出后裝車(chē)外運(yùn)。從鎖斗頂部抽出較清的水，經(jīng)鎖斗循環(huán)泵循環(huán)進(jìn)入氣化爐激冷室水浴。 灰水處理 25 本工段將氣化來(lái)的黑水進(jìn)行渣水分離，處理后的水循環(huán)使用。 從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進(jìn)入高壓閃蒸器，經(jīng)高壓閃蒸濃縮后的黑水再經(jīng)真空閃蒸濃縮后由渣池泵送入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。澄清槽底部的細(xì)渣漿經(jīng)泵抽出送往過(guò)濾機(jī)給料槽，經(jīng)由過(guò)濾機(jī)給料泵加壓后送至真空過(guò)濾機(jī)脫水，渣餅由汽車(chē)?yán)鰪S外。 閃 蒸出的高壓氣體經(jīng)過(guò)灰水加熱器回收熱量之后，通過(guò)氣液分離器分離掉酸性氣體，冷凝液作為洗滌用水。 閃蒸出的低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分別送至洗滌塔給料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽，少量灰水作為廢水排往廢水處理。 變換 來(lái)自氣化工段被蒸汽充分飽和