创新引领钢铁业新发展

2015-11-25   作者：佚名   网友评论 0 条

 　王太炎

　　原鞍钢副总工程师
 

　　习近平主席在全国经济工作会议上，明确的指出;中国的钢铁工业要全面化解钢铁产过剩问题，同时要积极探索钢铁发展的新方向。习主席一针见血的指出钢铁工业中的严重问题，并指出钢铁工业未来的发展方向。如何贯彻，落实习主席的指示,首先要认识创新到问题是创新的原点，要给问题找到答案，进行工艺的开发和装备研制创新开发出前沿技术，关键技术,当今钢铁业的关键技术在哪里?即钢铁先进工艺流程的开发和创新(长流程向短流程转型),创新，探索钢铁发展新工艺，能化解钢铁产能过剩问题吗?因为短流程可以化解长流程的高能耗，高成本，高排放三高的‘瓶颈’，工艺落后的产能自然消退。

　　实现直接还原电炉炼钢短流程的关键技术又是什么呢?主要有二;(1)找到资源充足，高化学能 的还原性气源，(2)选择合理的，先进的技术工艺，实现规模化工业生产。

　　在天然气，页岩气丰富的国家和地区，多采用天然气或页岩气作为直接还原的气源，天然气短缺地区，钢铁长流程占主导地位的国家(中国)采用焦炉煤气作为直接还原的气源是合理的选择。

　　一、 用焦炉煤气生产直接还原铁可行性研究

　　中国工程院王国栋院士说：应积极主动整合和利用好全球创新资源，从我国现实需求，发展需求出发有选择，有重点参与国际大科学建设和利用。用焦炉煤气生产直接还原铁即是利用世界上直接还原炼铁技术的新资源与我国钢铁工业实际合理融合与整合。焦炉煤气生产直接还原铁技术可行吗?回答如下：

　　1、美国NUCOR 250万吨，埃及195万吨，阿联酋160万吨，直接还原铁工厂的相继投产，为直接还原炼铁技术奠定了工业性技术基础。美国页岩气革命超常规地推动直接还原炼铁的新发展，预计2020年全球的直接还原铁产量将达到2.0亿吨。

　　2、经研究和半工业性、工业性试验表明：利用天然气生产直接还原铁的装置，装备，不加任何改变，完全适用于采用焦炉煤气生产直接还原铁的装置上。由此可见，用焦炉煤气生产直接还原铁工艺是完全可行的。

　　3、经研究发现，由于焦炉煤气具有还原介质的特性(含H2 在60%以上)用焦炉煤气生产直接还原铁大大优越于用天然气生产直接还原铁，流程短，设备简捷，耗能，耗氧低，是焦炉煤气生产还原铁最大特点之一。

　　4、传统长流程(高炉+转炉)中，有高炉存在，当然必有焦炉存在，焦炉发生大量的焦炉煤气，以中国为例，每年发生焦炉煤气2000亿立方米，可为直接还原铁生产提供高化学能的，资源充足还原性气源。常年炼焦工作者都知道，焦炉煤气不仅成分稳定(年平均几乎不变)，焦炉煤气小时发生量稳定不变，最适合气基竖炉还原炉的生产要求，是其他还原性气体不能比拟的。(如煤制气等)

　　5、大型联合钢铁厂的焦炉煤气用到哪里了呢?多少年来，焦炉煤气全部用做燃料或发电等低价值使用，维持钢铁厂的燃气平衡或能量平衡。我们知道，含60%H2的 焦炉煤气不应用作燃料(H2的发热值为2586KCAL/M3)而应用作还原剂生产还原铁，代替焦炭，这是钢铁厂中的能源革命或称焦炉煤气革命。

　　6、有人要问，用焦炉煤气生产还原铁，钢铁厂中的燃气能平衡吗?实行钢铁厂中燃气结构的变革，实行燃气‘五联供’即天然气，高炉气，转炉气，煤制气及焦炉煤气，联合供应，顶替出宝贵的焦炉煤气(高化学能的)全部用于生产直接还原铁，并保持钢铁厂中的燃气平衡。特别是天然气，不应用作生产还原铁的还原剂，而应该用作燃料(其热值为9500-10000 KCAL/M3)维持钢铁厂中的燃气平衡或能量平衡，这项变革，又成为工业节能技术的重大创新。

　　7、墨西哥HYL-SA公司与首钢设计院，首钢研究院，联合协作，耗时八年，共同完成首钢50万吨直接还原铁项目的可行性研究报告，从技术和经济的层面，全面分析了用焦炉煤气生产直接还原铁的可行性，认为用焦炉煤气生产直接还原铁技术上是可行的，经济经济上合理的。由于特殊的原因，项目被搁浅，令人惋惜。

　　8、采用HYL-ZR工艺生产直接还原铁，由于焦炉煤气中存在BTX等碳氢化合物，在加热过程中会产生碳沉积，影响生产顺行。经过多年研究发现采用如下工艺，碳沉积问题可以消除。

　　A：增设离线重整装置

　　B：合理运用MIDREX技术决窍。

　　以上不难得出结论;用焦炉煤气生产直接还原铁或改变我国钢铁业的传统生产方式，创新引领先进技术发展，早日步入常态化发展。

　　二、页岩气革命或改变全球钢铁发展新格局

　　页岩气革命将引发能源革命与钢铁工艺革命。特别对能源消耗最大的炼铁工序，产生重大的影响和变革。页岩气是高炉炼铁的代替燃料又是直接还原电炉炼钢短流程的气体原料，中国的页岩气中黏土含量高于美国，导致压裂困难，可见，有关的关键技术还需加以突破，成功的应用，还需多年。

　　由此引发钢铁业的变革和 转型升级是必然的，特别注意到直接还原铁可以作为高炉的原料，从而降低高炉燃料消耗，提高高炉的生产效率，降低生铁的生产成本。将热还原铁热送到电炉中大大降低电耗，从而推动全球直接还原电炉炼钢技术快速发展。

　　由于北美拥有丰富的页岩气资源，未来美国将成为直接还原铁的主导生产国，欧州由于环保标准十分严格，欧州可能成为直接还原铁的重要市场。

　　奥地利奥钢联在美国抢占市场的先机，成为在美国用页岩气高速发展还原铁第一家外国钢铁企业，该公司投资5亿欧元正在德克萨斯州建设直接还原铁厂，年直接还原铁产能为200万吨。权威专家称，如果页岩气革命发展到全球直接还原铁产量将占全球铁产量的16%，届年产量将达到2亿吨，预测未来12-17年即可成为现实。

　　三、三个钢铁联合企业大型直接还原铁项目的投产构建全球钢铁发展的新版图，分别描述如下：

　　1、阿布扎比酋长钢铁公司(EMIRATES STEEL)

　　EMIRATES STEEL建设在阿布扎比MUSSAFAH两个160万吨直接还原铁厂，两个140万吨电弧炉炼钢车间，该工厂由达涅利包建，设备由达涅利提供。两个直接还原电炉炼钢短流程工厂，分别于2009年,2011年先后投产。投产以来，生产一直保持良好状态，设备性能和各项技术指标不断改善和提高，近年，工厂钢的总产能已由年产350万吨提高到400万吨。

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