氧气高炉高效炼铁工艺技术.pdf

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1、氧气高炉炼铁工艺技术北京科技大学薛庆国2014年2月28日氧气高炉概念矿粉矿粉煤烧结煤烧结气焦煤气焦化焦煤CO2焦化分离CO煤制粉热风炉煤制粉氧气空废气气传统高炉炼铁氧气高炉炼铁ß采用纯氧代替热空气鼓风ß炉顶煤气循环利用ß大量喷吹煤粉主要内容1氧气高炉炼铁技术的必要性2氧气高炉炼铁技术发展概况3氧气高炉炼铁技术研究进展4氧气高炉炼铁技术展望一氧气高炉炼铁技术的必要性一、氧气高炉炼铁技术的必要性•2013年我国国内生产总值GDP人均蓄积量吨/人增速为7.7%，其中钢铁行业中40的粗钢产量累计达到7.1亿吨，产量增长7.5%，钢铁工业有力30地支撑了我国的经济建设。20（源自中国钢

2、铁新闻网）•我国人均钢材蓄积量只有5吨，10仅为工业化国家的1/8左右。我国正处于工业化进程的中期。0中国俄国美国日本钢铁工业仍是国民经济的支柱产业一、氧气高炉炼铁技术的必要性304%30.4%主要行业能耗统计污染物和CO排放与能耗基本一致2~14.4%有23.5%色~16%钢10%10.6%铁6%冶金化工交通建材能源开采¾CO排放量占工业总量16%左右,占全国的10%左右2一、氧气高炉炼铁技术的必要性炼铁系统¢炼铁系统能耗占总能耗的～70％,污染物排放占70％以上节能减排的主要任务在炼铁系统一、氧气高炉炼铁技术的必要性钢铁流程焦炉煤气高炉煤气转炉煤气350m3/t焦1500m

3、3/t铁～80m3/t钢10％CO,25％CH4,55%H2～25％CO，～20％CO2～75％CO，～17％CO2热值：~4000Kcal/m3热值：~800Kcal/m33热值：~2000Kcal/m¢大量的高炉煤气、焦炉煤气在炼铁系统没有利用是C排放大的主要原因¢低品质过剩煤气用于发电，其能效只有18%左右；高炉炼铁能效60%左右如何利用过剩煤气是碳热还原流程减少C排放的关键;改变还原剂：碳热还原向H还原和电化学还原转变.2一、氧气高炉炼铁技术的必要性高炉炼铁：FeO+3.3C+O+3.2N=2Fe+1.7CO+1.65CO+3.2N232222矿石焦炭、煤粉热风铁水低低

4、位品位煤气煤气存在焦化：耗能、污染N2气占煤气量的48%，50%左右的C只转问焦煤资源降低煤气品质化为CO题趋CO分离以煤代焦氧气代替空气2势以煤代焦氧气代替空气CO循环利用氧气高炉炼铁技术一、氧气高炉炼铁技术的必要性—氧气高炉技术优势矿石、焦炭矿石、焦炭BFGBFGCO2分离1/3CO2/3煤粉热风炉煤粉空废氧气气气传统高炉炼铁氧气高炉炼铁ß炉腹煤气量较普通高炉大大降低，在保持高炉顺行的条件下，冶炼强度可以大幅度提高，生产效率可以提高1/2-2倍；ß发展间接还原，降低直接还原，降低燃料比；ß由于煤气中没有N，大大降低CO分离成本，有利于减排技术的实现；22ß可提供高热值（70

5、00～8000KJ/m3)的煤气，供化工、发电等；ß增加喷煤量，降低焦比，焦比<200Kg/t；减少焦化和热风炉带来的污染物的排放。二氧气高炉炼铁技术发展概况二、氧气高炉炼铁技术发展概况氧气高炉的概念及最早的氧气高炉流程在1970年由德国Wenzel和GdenaGudenau等人提出，并进行了半工业试验。试验以失败而告终！需解决的关键问题上冷下热1、理论燃烧温度提高；产生原因:炉缸煤气量大2、煤气量大幅度减少；幅度减少3、直接还原度降低炉料加热不足，理论燃烧温度过高带来的问题:严重阻碍炉身还，Si及其它元素大量还原，使间接还原原蒸发，最终导致高炉度大幅度下降。燃料比猛烈上升、炉

6、况不顺二、氧气高炉炼铁技术发展概况解决”上冷”的方法和措施方法具体措施外部直接向从炉身返炉身补充热量回热煤气降低炉身热量需要风口喷吹熔剂等增加热量从炉缸向炉缸部位返回煤炉身的转移气，加大煤气量二、氧气高炉炼铁技术发展概况解决”下热”的方法和措施方法具体措施1、将未脱除CO的炉顶循2化学反应吸热环煤气通入炉缸风口。2、炉缸风口喷入水蒸汽。炉缸风口鼓入大量已脱除物理吸热CO炉顶煤气。2二、氧气高炉炼铁技术发展概况—发展历程为了解决这两个关键问题，国内外学者先后提出多种流程：©1978年德国Fink等人提出Fink流程流程特点：（1）在炉缸和炉腰处设置两排风口，同时吹氧、喷入燃料，并

7、送入脱除CO的2循环煤气。（2）系统中不设置气体加热设备；Fink氧气高炉流程图二、氧气高炉炼铁技术发展概况—发展历程TopgasDust©1984年加拿大W－KOre2CokeOutputgasLu提出W－KLu流程3流程特点：CO2（1）在炉缸设一排风4口，鼓入氧气和已Circulated1gas脱除CO的炉顶循2环煤气,同时风口大量喷吹煤粉；（2）氧气和循环煤气OxygenPulverisedcoalPulverisedcoalSlag都不加热，设备Hotmetal1blastfurn