外热式煤基竖炉的能耗与节能分析

2016-01-27   作者：佚名   网友评论 0 条

 　　张勇，邱贵宝，吴秋廷，周斌，刘成军，查笑乐

　　哈密坤铭钒钛科技有限公司、重庆大学、攀枝花钢铁设计研究院

　　1.前言

　　直接还原铁技术是现代钢铁工业重要工序之一，其产品是优质纯净钢生产不可短缺的原料，有利于钢铁工业结构调整，有利于节能减排，必将成为钢铁工业提质降耗走低碳之路不可缺少的组成部分。

　　直接还原铁技术按还原剂形态分为气基、煤基技术，有几十种工艺实现了工业生产【1】。气基技术占目前世界产能的75%左右，虽然技术基本成熟，但使用天然气的技术在中国没有成本优势、使用煤制气的技术工程投资高、工序环节多、生产成本也不低。煤基技术中，回转窑法总产能最大，主要在印度，但对原料要求苛刻，单位产能投资高，运行费用高，操作难度大，单座生产规模难扩大，生产不稳定;隧道窑法金属化率高，但能耗高，污染严重，单机产能小;转底炉法作为处理冶金工厂含铁尘泥是一种有效方法，用来生产炼钢用还原铁、处理钒钛磁铁矿，其金属化率、产品质量等原因，将难以获得效益【2】，以上技术的能耗均大于700kgce/tDRI，除隧道窑外，金属化率均不稳定且偏低【3】【4】。

　　为综合利用新疆哈密地区钒钛磁铁矿资源，根据国家政策及当地资源条件，在研究众多煤基法技术的基础上，我们在重庆大学、攀钢设计院等科研院所的帮助下，自主开发了一种新的外热式煤基竖炉。

　　考虑到技术风险，工程核心装置——还原炉的能力按照2万吨/年设计。经过近三年的实验室研究、工业验证装置的试验研究，我们发现新装置的还原效果极好：使用哈密牛毛泉62%铁品位钒钛磁铁矿精矿粉为原料，几次热负荷试车，还原炉出炉料的金属化率均超过95%，甚至一段时间的金属化率超过97%，在烟气换热装置不佳的情况下，按铁品位90%的DRI计算，平均能耗仅为580kgce/t。

　　经过总结分析，在对现有炉型进行改进、完善烟气换热系统、提高自动化装备水平、扩大单座炉子产能规模之后，形成了具有自主知识产权的新的直接还原生产工程技术——创越外热式煤基竖炉工程技术(简称CYMJSL工程技术)。

　　本文就该技术的能耗关系及影响因素进行了一定的分析，并通过计算案例加以说明，以探究其能耗最佳水平与控制方法。

　　2.创越外热式煤基竖炉的结构及特点

　　创越外热式煤基竖炉的结构原理同KM法，结构形式类似于焦炉，也由于进出料方式等边界条件的不同，具体结构完全不同于已有工程技术。 还原室为炉料通道(高度8~15 m，宽度200~600 mm，长度4~14 m)。还原室与加热气体通道在还原室宽度方向间隔布置，及一座炉体可有n个还原室，有n+1个加热气体通道。还原室与加热气体通道之间采用传热系数较好的耐火材料砌成传热墙，还原所需热量由加热气经过传热墙传给炉料，图1为该外热式煤基竖炉的炉体结构原理示意图。

 
图1 炉体结构原理示意图