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炼铁工艺的分类高炉工艺非高炉炼铁熔融还原直接还原COREXFINEXHismelt其它（DIOS等）气基直接还原煤基直接还原MidrexHYLFinmet等回转窑隧道窑转底炉等一、炼铁工艺分类OreYardCoalYardFineoreLumpyorePelletMiscellaneousSinterSinterPlantBFBurntLimeCokebreezeCokeSurgeBinCrusherBlendingBinCMCPPCIByProductPlantCOGPigIron,SlagBFGCDQ&QuenchingTowerPJTPJT1.高炉工艺流程铁水与炉渣块矿/球团/熔剂热旋风除尘器炉顶煤气洗涤塔输出煤气还原竖炉热还原气煤冷煤气粉尘洗涤塔氧气熔融气化炉2.COREX熔融还原炼铁工艺流程示意图2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂宝钢COREXC3000顺利出铁！COREXC3000铁水铸块！COREXC3000铁水装罐！3.气基直接还原2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂二、气基直接还原是钢铁工业可持续发展的必然趋势1.钢铁工业是工业生产中主要的温室气体排放者之一传统的钢铁行业其CO2的排放处于工业类中的第三位，是温室气体CO2的主要贡献者之一；因此，国际钢协承诺将采用新的炼铁工艺、保证更高的能源利用率。24%其它5%纸浆、造纸、印刷5%食品和烟草5%机械7%有色金属15%钢铁18%水泥23%化工、石油化工79%5%4%3%1%1%1%1%5%21%其它行业化工、石油化工水泥钢铁有色金属机械食品和烟草纸浆、造纸、印刷其它工业类21%76%12%8%2%2%高炉烧结钢厂炼焦其他2003年分工序能耗炼铁45.9%轧钢9.5%烧结6.6%焦化14.7%转炉2.3%电炉21.1%钢铁工业的分工序能耗传统钢铁生产流程中的CO2排放源分布2.传统的炼铁系统的能耗与CO2分别占到钢铁工业的67%、70%左右高炉反应器的优点是热效率高、技术完善，设备已大型化、长寿化，在今后相当长时期内，高炉流程在我国将继续是主要产铁设备，继续占统治地位，我国已完全掌握现代先进高炉技术。但是其缺陷也是非常明显：⑴高炉冶炼离不开焦炭，优质炼焦煤越来越少，据权威人士的调查，我国目前的焦煤储量，按照现在的消耗速度，最多能满足30~40年的需求。3.传统流程高炉炼铁的严重缺陷CoalYardBurntLimeCokebreezeCokeSurgeBinCrusherBlendingBinCMCP⑵环境污染严重，特别是焦炉的水污染物粉尘排放、烧结的SO2粉尘排放，高炉的CO2排放很高；⑶传统炼铁流程长，投资大；⑷从铁、烧、焦全系统看重复加热、降温，增碳、脱碳，资源、能源循环使用率低,热能利用不合理。2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂3.传统流程高炉炼铁的严重缺陷BFGOreYardFineoreLumpyorePelletMiscellaneousSinterPlantBF2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂B.FSinterMachineWasteE.PMainBlowerStackMixerOreBinRodMillCrusherCoolerBoilerRoomE.PScreen3.传统流程高炉炼铁的严重缺陷烧结排放低碱度烧结矿高碱度烧结矿烧结废气量4040~50Dust5060NOX3530~45SO225~5CO4550CO22530二恶英70654.传统流程铁前工序的污染情况1000ng＝1μg＝0.001mg=10-6g,1ng=10-9g工艺污染物排放潜在的环境影响烧结粉尘（包括PM10)、CO、CO2、SO2、NOX、二恶英、金属、HCI/HF、固体废物。空气和土壤污染、地面臭氧、酸雨、全球变暖、噪声炼焦粉尘（包括PM10)、PAH、苯可溶物、NOX、VOCS、甲烷、二恶英、H2S、CN、挥发酚、固体废物。空气土壤和水污染、酸雨、地面臭氧、酸雨、全球变暖、气味高炉粉尘（包括PM10)、H2S、CO、CO2、SO2、NOX、氰化物、固体废物空气土壤和水污染、酸雨、地面臭氧、全球变暖、气味4.传统流程铁前工序的污染情况根据最新履行POPs国际公约SEPA会议，中国已经开始履行减排二恶英的义务。初步统计全国共排放20--30公斤/年的二恶英，钢铁工业排放约2公斤。（日本：1997：8.1kg，2003：0.4kg）钢铁工业排放最多二恶英的工序：烧结：95%，转炉：2.5%，电炉：2.5%欧洲、日本排放标准：0.1ng/标米问题：浓度低、测量贵、治理难、投入多目前：中国无排放标准，主要靠防（非治）控制：方法：控制两温区、氧浓度、O/C比、停留时间、氯含量。4.传统流程铁前工序的污染情况5、传统钢铁生产流程的本质缺点特点：以碳作为还原剂，流程长、投资大、成本高生产流程中材料的碳含量变化4.5%0.10%0.20~0.80%0%1.0%生产流程中材料温度的变化20℃1400℃1200℃1650℃1550℃1100℃30℃900℃20℃20℃550℃传统钢铁生产流程的本质缺点一、气基直接还原是钢铁工业可持续发展的必然趋势5、传统钢铁生产流程的本质缺点2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂由于传统钢铁生产流程采用碳还原工艺，在铁还原过程中碳和其它杂质进入铁水，需要在后步炼钢中采用氧化工艺脱碳、脱硅；又造成钢水的氧化，需要在精炼过程中进一步脱氧，形成夹杂物污染了钢水。由于这一基本反应过程，造成钢铁生产流程长，工序复杂。5、传统钢铁生产流程的本质缺点氢冶金生产流程中产品碳含量、氧势和温度变化6、氢冶金或准氢冶金—生产超纯净钢的理想流程生产流程中产品氧势的变化0.002%0.01%1%30%生产流程中产品碳含量的变化0.20~0.80%0%生产流程中温度的变化20℃850℃1550℃1100℃700℃900℃20℃1650℃氢气制铁原料低过热度浇铸强化轧制高纯炼钢钢水净化连续退火一、气基直接还原是钢铁工业可持续发展的必然趋势2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂由于氢冶金避免了碳在还原过程中对铁水的污染，改变了传统流程中重复进行氧化还原反应造成的钢水污染问题，减少了重复加热，降低了系统能耗。特点：用氢气作为还原剂，流程缩短，产品洁净度高，节能降耗，生产成本低。6、氢冶金—生产超纯净钢的理想流程7、气基直接还原是替代传统工艺流程的核心工艺之一完善传统工艺装备寻求替代传统工艺流程的新工艺流程相互竞争,相互渗透,推动钢铁工业技术进步钢铁工业发展的两大趋势——————————————————————————炼铁工艺名称还原剂反应器类型能耗单炉产能总产能GJ/t铁万t/a万t/a—————————————————————————————————————MIDREX天然气/合成气竖炉111803792HYLⅢ天然气/合成气竖炉111901170天然气流化床1450200转底炉煤\天然气转底炉1514～50200高炉+烧结+炼焦焦\煤BF+烧结+炼焦16.25320～40090000(4000m3)COREX煤\焦COREX17150500SL/RN回转窑煤回转窑18151440隧道窑煤隧道窑25～301～420—————————————————————————————﹡MIDREXHYLⅢ气基直接还原的能耗最低。8、气基直接工艺是能耗最低的炼铁工艺2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂﹡MIDREXHYLⅢ气基直接还原铁竖炉的利用系数已可达到162t/m2d,比大型高炉的最高产能（70t/m2d）高出1.31倍；而且具备规模化生产能力，HYL－Ⅲ单体炉能力已经达到年产190万吨的能力。现有主要炼铁工艺的生产率指标比较9、气基直接还原工艺是生产效率最高的炼铁工艺一、气基直接还原是钢铁工业可持续发展的必然趋势2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂8种00.20.40.60.81高炉（BF）MidrexFASTMETITmk3COREXC-3000FINEXHISMET(竖炉）COREX-OR产出效率产品品质环境排放资源能源消耗技术经济水平8种炼铁工艺可持续性排序10、炼铁工序的可持续性排名目前，我国的钢铁蓄积量大约为60亿吨。专家预测“十二五”期末我国的钢铁蓄积量的将达到90亿吨，可以预见，不久以后我国钢铁工业使用废钢的比例将快速上升，对纯净的铁源直接还原铁的需求将会有爆发性增长。受到资源的制约,我国直接还原铁产量不到全球直接还原铁(DRI)产量的1.5%，中国的DRI产量不到高炉生铁产量的千分之二。2011年全世界大型竖炉直接还原法生产的DRI所占比例超过73%，而中国仍然为零。我国的回转窑直接还原铁生产技术缺乏市场竞争力11、气基直接还原是废钢社会储量增长的需求气基直接还原炼铁工艺的产品—海绵铁用于电炉冶炼的优势（1）直接还原铁是废钢的替代品。废钢和直接还原铁是目前唯一可替代铁矿石炼钢的大宗冶金原料，发展直接还原铁产业和废钢铁产业可缓解进口铁矿石瓶颈的矛盾。钢铁生产的短流程逐步替代长流程，是世界钢铁工业发展的必然趋势。短流程炼钢的炉料结构为废钢铁+直接还原铁，直接还原铁和废钢铁同属朝阳产业。钢铁产品的升级换代，钢材内在质量的提升，不仅需要“精品废钢”，也离不开高纯度的直接还原铁。直接还原铁技术与高炉炼铁技术相比，具有节能减排降碳的特性，符合建设“两型”社会的基本国策。直接还原铁的优势主要体现在以下三个方面：（1）杂质含量低S、P和残余元素的含量很低，可以保证钢液的成分均匀，使用的过程中不会产生环境污染。（2）实现炉料热装减少电炉电力需求量I20～14OkWh／t；降低电炉电极消耗05—0．6kg；降低耐火材料损耗；（3）生产灵活。电炉停产时，直接还原设备能继续生产：直接还原殳备停产时．电炉能用库存的直接还原铁或热压块铁生产；剩余直接还原铁或热压块铁可供出售。199019952000200520101020304050607080产量/万吨Year约77.19Mt(2013’)2.5Mt/a199019952000200520101020304050607080产量/万吨Year约77.19Mt(2013’)2.5Mt/a近20年来直接还原铁产能趋势三、世界直接还原铁发展的现状年份工艺方法20092010201120122013MIDREX％59.959.760.560.5-HYL/Energiron％12.414.115.215.8-其他气基％0.80.50.70.7-煤基直接还原％26.925.723.623.0-全球产量合计Mt64.470.473.374.077.2世界直接还原铁近年来各工艺产量世界DRI产量持续增加，气基竖炉占主导地位。近20年来直接还原铁产能趋势2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂主要表现：气基竖炉产量将继续增加；2013年气基竖炉产量占总产量的72.33%；印度、俄罗斯、中东等地区正在建设的气基竖炉直接还原装置。煤基直接还原由于能耗高、生产效率低、竞争力差将被淘汰。近20年来直接还原铁产能趋势1、为什么气基直接还原未能在中国发展？中国大部份地区天然气资源不足且价格昂贵；2000年以前选矿技术落后、缺乏高品质的铁料。高等级钢材生产所占比例低，低等级钢材对钢铁料的质量要求不高；四、我国气基直接还原铁在中国发展缓慢的原因2014年9月中晋太行—创新是企业发展的灵魂精选前矿粉%精选后矿粉%球团矿%TFe%SiO2%TFe%SiO2%-0.074mmFe回收率%TFe%SiO2%65.438.1870.441.85949668.451.9966.425.3870.091.759596--65.508.2570.621.41959768.551.8666.004.9169.521.64-325目709568.021.