流化床粉煤气化技术在直接还原铁行业的应用探索

2015-09-09   作者：佚名   网友评论 0 条

　　郭俊成，倪嵩波，周俊超，黄晶晶，黄益平，陈英才，陆晓咏

　　中建安装工程有限公司

　　1、引言

　　短流程炼钢一靠废钢，二靠直接还原铁(DRI)。我国废钢资源贫乏，特别是优质废钢更为缺乏，这使直接还原铁技术成为我国钢铁企业转型升级的最佳选择[1]。

　　直接还原铁工艺按还原剂可分为气基法和煤基法，按还原主体设备分类则有竖炉法、回转窑法、转底窑法、隧道窑法等。气基竖炉法作为DRI生产的主流工艺，生产效率高，技术成熟，前提是必须有大量廉价还原气资源。天然气热值高、灰分少，但资源紧缺，价格高;且天然气主要成分是甲烷，作为炼铁能源必须变换为H2和CO为主的煤气，成本较高。我国是钢铁大国，原燃料消耗大，但天然气资源紧缺，铁矿多是贫矿、需要经过细磨精选造块才能使用。而大型煤制气工艺作为我国作为化工行业的常规成熟技术，其生产经济性和稳定性已得到充分验证，煤制合成气完全可作为气基竖炉还原剂的可靠来源。因此，将煤制气和竖炉工艺有机结合形成煤制气-竖炉直接还原炼铁新工艺流程，将为中国大规模生产DRI提供有利条件。

　　将气流床煤制气结合竖炉技术直接还原炼铁已有相关研究[2][3]。虽然气流床产气量大，转化率高，但故障多、检修频繁、开停炉时间长、连续运行时间短，且装置成本投资高，而还原铁行业急需的是投资成本低，运行稳定，能耗低，开停车方便的造气技术，则使用流化床粉煤气化技术生产还原气，并应用于竖炉还原铁工艺生产无疑是最佳选择。

　　2、中建安装流化床粉煤气化造气技术应用于还原铁工艺

　　中建安装流化床粉煤气化技术是在国内流化床气化技术的基础上进行多项技术改进从而形成的具有自主知识产权的成熟煤气化技术(专利号：ZL 2013 2 0866973.4; ZL 2013 2 0866974.9)[4][5]，该工艺不需要炼焦煤和天然气、环保指标优于高炉，具有明显的优势。目前我国许多中小型传统炼钢厂生存困难，可将其进行改造，采用中建安装流化床粉煤气化技术作为还原剂气源，联合竖炉工艺生产DRI;原炼钢工艺的制氧系统和气柜等设备可保留用于气化工段;此外，竖炉工艺对还原气的要求较低，因而粗煤气可与炉顶气共用一套气体净化系统，进一步降低投资。两部分工艺由此可实现平稳对接。系统流程如图1所示：

图1. 煤气化联合竖炉工艺生产DRI系统图

　　2.1 系统说明

　　1)备煤系统：从用户的煤储仓来的原煤送入备煤车间，进行必要的筛分、破碎，使其粒度≤10mm。而后送入干燥系统进行干燥。合格的粉煤(水分<10%)用气力输送系统送入气化炉系统或车间;

　　2)造气系统：造气系统工艺流程图及工艺描述参见下文章节3所述。

　　3)压缩系统：依补充气要求的压力而定，一般选出口压力为8atm送入脱硫、脱CO2系统;

　　4)脱硫、脱碳：主要脱除H2S，使H2S含量≤100ppm以下，采用湿法脱硫;再采用PSA法脱除H2S和CO2：使CO2含量≤2.5%;总硫含量S总≤50～100mg/Nm3;

　　5)压力调节：补充还原气可依最终用户要求进行提压，以满足不同工艺需求。

　　2.2 技术指标

　　1)预期补充气还原气组成(表1)

　　表1. 预计补充气组成