日照钢铁20万吨年转底炉处理钢厂固体废弃物的生产实践与分析

CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup日钢20万吨/年转底炉处理钢厂固体废弃物的生产实践与分析2011.9.8CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup（1）以煤粉作为还原剂,使用一部分煤气,对煤的质量要求没有回转窑法那么严格,故有利于广泛应用。（2）与回转窑相比,环形转底炉工艺产能大，设备较简单、投资省、能耗成本较低。（3）对炉料的强度要求不高。因为料层很薄炉料既不受压，且随炉底一起转动,炉料与炉底之间无相对运动,可用含碳球团。（4）炉料在转底炉内停留时间短(约20min),操作容易。（5）转底炉法可直接使用含铁废粉料（或粉矿）和粉煤,在矿石和能源上具有很好的适应性和经济性。金属化率可达70-90%。一、转底炉的工艺特点和功能1.1转底炉的工艺特点CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup（6）目前国外工业化的设备大多用天然气或重油作燃料，使控制简化。在我国缺乏燃气、液体燃料的地区，可以采用煤制气或钢厂内部的放散煤气。（7）由于全部还原剂均加入到球团内,因而还原剂中残留的灰分和有害元素硫等将直接影响DRI的使用方向，应该选择低灰低硫的还原剂。（8）由于炉膛内为弱氧化性气氛,还原的铁可能被部分再氧化,需要抑制再氧化才能获得较高的金属化率。（9）由于采用敞焰加热,应有效回收利用烟气带走热量。CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup1.2转底炉的工艺功能直接还原铁-电炉熔融炼铁（转底炉-埋弧炉）转底炉处理钢铁厂粉尘转底炉处理海砂等钒钛矿转底炉处理红土镍矿转底炉处理赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及鲕状赤铁矿、含铁铜渣镍渣等难选含铁原料CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup二、日照钢铁转底炉开发建设情况山东日照钢铁集团转底炉处理对象为钢铁厂内固废废弃物与海沙矿，项目自2008年3月起由钢铁研究总院进行试验室研究，先后进行了原料物理化学性质分析、粘结剂的选择与开发、含碳球团冷固结成型、直接还原热模拟、防止二次氧化与熔分等实验研究。并于2009年10月完成设计，先后完成转底炉及加料、密封、喷吹、输送、鼓风、除尘、换热等配套附属装置的选择与研制，确定了转底炉生产的最终工艺方案。CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup日钢转底炉设计生产处理能力为20万t/a，一期建设两座，项目于2009年11月在日照钢铁集团开工建设，2010年4月开始进行点火热试，目前已经取得了阶段性成果，各项生产参数已接近或达到设计目标。该转底炉从工艺到设备完全由钢铁研究总院设计完成，具备完全知识产权。CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup1.日钢转底炉工艺流程钢厂固废干燥混料、压球还原剂粘结剂生球干燥转底炉加热、还原冷却高温烟气预热器预热助燃空气热风废烟气废烟气天然气除尘器含锌粉尘商品出售DRICISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup混合料中的碳含量足以满足转底炉还原的要求（C/O1.2），造球时无需再配碳，只需加少量添加剂，表3生球团成分，%TFeFeOFe2O3CaOSiO2Al2O3MgOSPZnC其它45.079.0853.476.575.221.600.570.640.0710.7820.301.70名称TFeFeOFe2O3CaOSiO2Al2O3MgOSPZnC混合料47.789.6356.683.524.691.700.600.680.0750.8321.52表1原料化学成分，%按瓦斯泥：转炉泥：氧化铁红：氧化铁皮＝60：10：25：5的比例混合表2混合料化学成分，%名称TFeFeOFe2O3SiO2CaOAl2O3MgOSPZnC转炉泥54.5138.4335.173.712.90.85.30.0580.10.121.55瓦斯泥30.298.5233.86.673.312.50.851.040.11.2733.27氧化铁红69.80.1999.5氧化铁皮68.00.1397.0CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup日照钢铁转底炉压球机CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup日照钢铁转底炉CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup日照钢铁转底炉CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup日照钢铁转底炉内观察CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup日照钢铁转底炉还原产品-----全部用作炼钢冷却剂使用CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup成分TFeMFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3K2ONa2OZnOPbO含量3.32＜0.100.92＜0.100.890.120.213.920.1270.041.94成分TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3K2ONa2OZnOPbO含量12.340.461.450.811.951.8425.146.849.280.46换热器除尘灰化学成分：粒度：布袋除尘灰粒度：化学成分：除尘灰粒度及化学成分CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup转底炉布袋除尘灰微观形貌CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup布袋除尘SEM形貌和元素面分布SEMFeZnPbKOCISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup转底炉工艺资源化利用钢厂内部的含锌尘泥，可以成为实现钢铁工业与锌再生之间形成工业化循环经济生态链的切入点。对于提高资源的利用效率，减轻环境负荷，实现可持续发展具有重要的实际意义。高炉转炉成型转底炉金属化球团辅料、添加剂重力除尘灰含锌尘泥布袋灰锌再生转底炉工艺资源化利用钢厂内含锌尘泥循环示意图：含锌尘泥冷却器床轮排放区炉墙排放装置烧嘴1200-1400℃气体流向炉床前进方向还原区加热区装料机炉床1100-1300℃装入区废气竖管900-1100℃201000℃COZnCISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup于2010年5月1日正式点火，已连续生产一年有余。目前日产量达到1千吨左右，已达到设计产量的90%，金属化率70%~85%，是目前国内同类技术中，设备运行作业率最高的生产装置。日钢转底炉工程总结：（1）烟气系统设计是工艺成功的关键。（2）原料系统稳定顺行是工艺成功的基础，冷压球和圆盘造球是两种不同的成型方法，生球强度要高。（3）转底炉、进出料机、冷却机，设备运行可靠是关键。（4）注意锌、铅、钾、钠的回收利用。余热回收降低成本。粉尘粘性大，非常容易粘结在换热器等设备的表面，采取机械清灰方式优于振打、激波等清灰方式。CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup项目单位产品消耗折标系数折合标煤kgce/t合计kgce/t海砂矿1.35t372.1高炉灰0.241t粘结剂0.104t还原用煤0.338t0.7143241.4发生炉用煤0.1338t0.178686.1原料烘干0.1000.178617.8氮气40.5Nm30.416.2新水1.41t0.08570.12电85.4Kw.h0.122910.5表4日钢转底炉工艺能耗分析三、转底炉的能耗与节能CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup四、烟气处理与余热回收方案烟气量12万Nm3/h，温度900℃锅炉40吨（3.5MPa,435℃）发电机组8MW，年发电量约0.56亿度沉降室与除渣屏转底炉余热锅炉与发电制粉系统布袋收粉器制球系统高锌粉尘烟囱CISRIChinaIron&SteelResearchInstituteGroup谢谢！