【正文】 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。 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。 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)。 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。 鐵浴爐的原料為直接還原鐵，也可以是扎鋼皮或含鐵污泥。如果下道工序要精煉，則必須脫硫脫磷。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)。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。 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。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。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。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)。耐火 材料爐膛包括鐵水熔池，熔渣浮于鐵水之上。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 。其特點(diǎn)是對(duì) CO 和 H2 比例要求不嚴(yán)格。 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。 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)。 HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 23 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)。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。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 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。 d1）、單爐產(chǎn)量大（最高達(dá) 180 萬(wàn) t/年）等優(yōu)點(diǎn)。 直接還原溫度控制在 850950℃。還原HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 22 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。還原過(guò)程在低于給料熔融溫度的條件下進(jìn)行。 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。 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。溶液極易再生，生成硫的顆粒大，易于分離。 對(duì)于硫化氫含量低的富酸性氣 ,可采用絡(luò)合鐵法。硫磺在克勞斯反應(yīng)器后冷凝分離 , 未反應(yīng)的氣體進(jìn)入下一個(gè)催化反應(yīng)段繼續(xù)反應(yīng)和生成硫 , 其反應(yīng)過(guò)程如下 : 2H2S + SO2 3S + 2H2O (c) 對(duì)于硫化氫含量高的富酸性氣 , 設(shè)有二個(gè)反應(yīng)段的克勞斯裝置理論上的回收率為 96%, 設(shè)有三個(gè)反應(yīng)段的克勞斯反應(yīng)段的克勞斯裝置理論的上的硫回收率為 98%, 但在實(shí)際上 , 由于受到各種條件的限制 , 硫的回收率只能達(dá)到 94~97%。 典型的克勞斯裝置通常由一個(gè)燃燒段和隨后的二個(gè)或三個(gè)催化轉(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)式燃燒生成二氧化硫 , 根據(jù)克勞斯平衡反應(yīng) , 二氧化硫與剩余的硫化氫反應(yīng)生成單質(zhì)硫 : HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 21 H2S+3/2O2 SO2+H2O (a) 2H2S + SO2 3S + 2H2O (b) 在燃燒室典型的 1200℃ 溫度條件下 , 硫的轉(zhuǎn)化率為 60~70%, 由于原料氣中含有 CO NH3 和烴類等雜質(zhì) , 因此在燃燒段可產(chǎn)生許多副反應(yīng) , 反應(yīng)后的氣體離開(kāi)燃燒室 , 進(jìn)入廢熱鍋爐冷卻至 160℃ 左右 , 回收熱量產(chǎn)生蒸汽 , 以冷凝分離液硫 , 工藝氣再經(jīng)加熱后 , 將在有克勞斯催化劑的反應(yīng)器里利用催化劑使克勞斯平衡反應(yīng)向生成硫的方向進(jìn)行 , 以進(jìn)一步提高硫的轉(zhuǎn)化率。綜合以上，本項(xiàng)目采用 NHD 凈化工藝。 兩種工藝的比較見(jiàn)表 4－ 2。 NHD 溶劑吸收能力比甲醇低，因而溶劑循環(huán)量大，且溶劑價(jià)格較高，因而操作費(fèi)用較高。 NHD 同低溫甲醇洗一樣，同屬物理吸收，其對(duì) CO H2S 等均有較強(qiáng)的HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 20 吸收能力，但對(duì) COS 的吸收能力較弱。 大連理工大學(xué)從 1983 年開(kāi)始進(jìn)行低溫甲醇洗的工藝過(guò)程研究 ,在中石化和浙江大學(xué)的協(xié)助下 1999 年該項(xiàng)研究通過(guò)了中石化的鑒定， 20xx 年獲得了中石化科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，并且獲得了國(guó)內(nèi)兩項(xiàng)專利申請(qǐng)。而且溶劑吸收能力大，循環(huán)量小，能耗省，溶劑價(jià)格便宜，操作費(fèi)用低。 低溫甲醇洗工藝是采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體的物理吸收方法，主要有德國(guó)林德公司的低溫甲醇洗工藝脫硫脫碳工藝和魯奇公司的低溫甲醇洗脫硫脫碳工藝。 水煤漿氣化工藝生產(chǎn)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。同時(shí)在變換爐的上段設(shè)有預(yù)變換，用于 除去氣體中雜質(zhì)及防止變換催化劑中毒。 CO 變換有耐硫變換和非耐硫變換之分，非耐硫變換氣體要先脫硫，由于脫硫工藝要求在常溫下進(jìn)行，故流程會(huì)出現(xiàn)“冷熱病”，進(jìn)入變換需補(bǔ)加蒸汽，增加消耗。根據(jù)還原氣用量及不同爐型的投資估算，同時(shí)考慮對(duì)凈化投資和運(yùn)行費(fèi)用的影響，確定本項(xiàng)目采用 φ2800、 氣化爐 4 臺(tái)， 三開(kāi)一備 。 表 41 大型氣化技術(shù)比較表 序號(hào) 項(xiàng) 目 水煤漿爐 She ll 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 ≤ 20xx HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 18 序號(hào) 項(xiàng) 目 水煤漿爐 She ll 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(hù)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 100 目 碎煤干法加料 90%100目 9 有效組分 CO+H2 ~83% ~90% ~90% 10 CH4 （ V%） 0 0 11 氧耗 Nm3 /(1KNm3 CO+H2) ~389 ~330 ~330 12 煤耗 kg/(1KNm3 CO+H2 ) ~610 ~565 ~565 13 碳轉(zhuǎn)化率 ~98% ~99% ~~99% 14 對(duì)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(shù)難度 技術(shù)較復(fù)雜 技術(shù)復(fù)雜 [3 ] 技術(shù)較復(fù)雜 17 送料系統(tǒng) 較復(fù)雜 復(fù)雜 [4 ] 復(fù)雜 [4 ] 18 國(guó)產(chǎn)化程度 全部國(guó)產(chǎn)化 主要部件目前全部依賴進(jìn)口 主要部件依賴進(jìn)口 19 運(yùn)行情況 自 93 年引進(jìn)及國(guó)產(chǎn)化的多套均正常運(yùn)行 目前尚在試運(yùn)行中 目前尚 無(wú)工業(yè)化運(yùn)行裝置 注： [1] 有個(gè)別廠家使用 或 氣 化壓力； [2] 按年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸氨計(jì)， Shell（無(wú)備用爐）投資較 Texaco（有備用爐）多 15~20%； [3] 包括設(shè)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(shù)復(fù)雜； 綜合以上比較，本項(xiàng)目采用 國(guó)內(nèi)的非熔渣 熔渣的 水煤漿氣化技術(shù)制煉鐵用還原氣。但目前尚無(wú)工程化實(shí)例。沒(méi)有成功的操作管理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。相比 Texaco 和 Shell 有諸多優(yōu)點(diǎn)。氣化爐內(nèi)部采用膜式水冷壁，可承受高達(dá)20xx℃的氣化溫度，對(duì)原料煤的灰熔點(diǎn)限制較少，可以氣化高熔點(diǎn)的煤。其特點(diǎn)是：干粉進(jìn)料，粗合成氣有效氣體成份高，氣化效率高。 GSP 粉煤氣化技術(shù)，是德國(guó)未來(lái)能源公司開(kāi)發(fā)的工藝技術(shù)，既有德士古氣化爐的工藝特點(diǎn)，又有 Shell 氣化工藝的特點(diǎn)。該技術(shù)目 前國(guó)外只有一套大型裝置運(yùn)行，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了幾套裝置，但由于工業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)不多，均存在問(wèn)題。但氣化爐（帶廢鍋）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備龐大、設(shè)備費(fèi)及專利費(fèi)均較高。采用廢鍋流程，可副產(chǎn)高壓蒸汽。 多種水煤漿氣化技術(shù)目前國(guó)內(nèi)已有 數(shù) 套大中型工業(yè)化裝置，均運(yùn)行平穩(wěn)。但其粗水煤氣中甲烷及其它HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 17 惰性氣體含量很少，對(duì)還原氣生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，不需脫甲烷和氮。氣化溫度 1300～ 1400℃ ，氣化爐無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，對(duì)于生產(chǎn)合成氣的氣化爐，大多采用冷激流程。氣流床氣化技術(shù)主要有水煤漿氣化技術(shù)、荷蘭謝爾（ Shell）粉煤加壓氣化技術(shù)和德國(guó)索克（ GSP）粉煤加壓氣化技術(shù)等。另外，粗煤氣中含灰量較大，造成廢鍋及洗滌塔等處易堵塞，需經(jīng)常停爐除渣、除焦，給操作和日常維護(hù)帶來(lái)巨大困難。 恩德粉煤氣化技術(shù)是由我國(guó)撫順恩德機(jī)械有限公司引進(jìn)國(guó)外專利技術(shù)，并進(jìn)行重大改 進(jìn)完善開(kāi)發(fā)成功的工藝，屬于沸騰床粉煤氣化技術(shù)。 灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)為中科院山西煤化學(xué)研究所與秦晉科技公司開(kāi)發(fā)，該技術(shù)可用多種煤質(zhì)作原料，如煙煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在1100℃ 下氣化，固體排渣。不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。該技術(shù)在國(guó)外已被淘汰。 固定層間歇?dú)饣夹g(shù)是我國(guó)小氮肥、小甲醇廠普遍采用的氣化技術(shù)。該技術(shù)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(shí)生成氣中含苯、酚、焦油等一系列難處理的物質(zhì)，凈化流程HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 16 長(zhǎng)；尤其是該技術(shù)只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，大量篩分下來(lái)的粉煤要配燃煤鍋爐進(jìn)行處理。還原鐵直接進(jìn)入鐵浴爐，工藝流程圖 如下 ： 還原氣制備方案 煤氣化 以煤為原料的氣化方法主要有固定床、流化床和氣流床等。 該項(xiàng)目原料和產(chǎn)品均在工業(yè)園區(qū)內(nèi)，可以減少原料和產(chǎn)品的庫(kù)存量，減少生產(chǎn)和管理成本，有利于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。青龍山神廟經(jīng)濟(jì)園區(qū)的“ 100萬(wàn)噸直接還原鐵 +鐵浴爐”項(xiàng)目，依托當(dāng)?shù)罔F礦資源優(yōu)勢(shì)，通過(guò)北京神霧公司 把 先進(jìn)的氣基直接還原技術(shù)引進(jìn)到本園 區(qū)，填補(bǔ)了我國(guó)的技術(shù)空白和產(chǎn)品空白。 全球生產(chǎn)要素優(yōu)化重組和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，本質(zhì)上說(shuō) 的 是一種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整現(xiàn)象。如果按全球的直接還原鐵所占粗鋼產(chǎn)量的平均比例計(jì)算，我國(guó)直接還原鐵的缺口為 2350萬(wàn)噸。 圖 3 20xx 年 1~9 月廢鋼生鐵平均價(jià)格走勢(shì)圖 HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 13 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力分析 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，主要取決于市場(chǎng)容量和生產(chǎn)要素的優(yōu)化重組。 我國(guó)的直接還原鐵產(chǎn)量低，需求量高，其價(jià)格也自然隨著鐵礦石、廢鋼和生鐵的漲勢(shì)而上漲。進(jìn)口廢鋼市場(chǎng)繼續(xù)處于低迷狀態(tài)，國(guó)內(nèi)廢鋼缺口得不到足夠的 補(bǔ)充，進(jìn)一步加劇市場(chǎng)的緊張局面，廢鋼市場(chǎng)繼續(xù)高價(jià)位運(yùn)行已成定局。 20xx年 1~9月廢鋼生鐵平均價(jià)格走勢(shì)見(jiàn)表 24和圖 3。據(jù)測(cè)算， 20xx 年社會(huì)廢鋼產(chǎn)生量 4200萬(wàn)噸，鋼鐵企業(yè)自產(chǎn)廢鋼 3000萬(wàn)噸左右，加上鑄造、設(shè)備制造小五金行業(yè)、小鋼廠用料，廢鋼缺口 1000 萬(wàn)噸以上。廢鋼鐵的供應(yīng)量的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上鋼鐵產(chǎn)量的增長(zhǎng)幅度，從上世紀(jì)九十年代中期開(kāi)始進(jìn)口廢鋼，整個(gè)廢鋼市場(chǎng)進(jìn) 入了供不應(yīng)求的運(yùn)行周期。參見(jiàn)表 23，圖 2。 表 21 歷年世界直接還原鐵產(chǎn)量統(tǒng)計(jì) 單位：百萬(wàn)噸 年份 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 產(chǎn)量 5 比上年 % 年份 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 產(chǎn)量 比上年 % 年份 1996 1997 1998 1999 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 產(chǎn)量 6500 比上年 % 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37系列1 圖 1 歷年直接還原鐵產(chǎn)量增長(zhǎng)走勢(shì)圖 HFEC 100 萬(wàn)噸 /年 直接還原鐵項(xiàng)目 可行性