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焙熔還原煉鐵技術及能耗分析

時間:2015-3-24 15:32:50

  焙熔還原是一種全新機理的熔融還原煉鐵技術。該技術將煤的還原劑作用和熱能作用分開,按照各自的需要量從不同的部位將煤輸入煉鐵係統,能量在係統各環節內部循環利用,實現煤化學能的完全釋放和全部吸收消化、轉換。其爐頂煤氣的一氧化碳利用率CO2/(CO+CO2)接近100%,溫度在150℃以下,煤耗為10.32GJ/t鐵~10.48GJ/t鐵,二氧化碳排放量為1145kg/t鐵。這是現在全世界唯一不設焦化廠、燒結廠,不采用能量回收和循環利用脫除CO2 煤氣等措施的一種緊湊、簡潔和安全的超低能耗和超低CO2排放煉鐵技術。

1 焙熔還原冶金原理
1.1 焙熔還原工藝流程
  焙熔還原屬於熔融還原的範疇,前麵去掉了高爐流程的焦化和燒結兩道熱態工序;同時後麵取消了一般煉鐵方法設置的能量回收裝置如發電裝置,煤氣脫除CO2後循環利用等後續措施。整個流程簡單到隻有磨煤和成球兩道冷態原、燃材料準備工序和煉鐵工序。冶煉的低碳鐵水供給煉鋼工序。轉爐產生的餘熱回收用於球團烘幹,已由鐵水中碳列入能耗。
1.2 焙熔還原技術
  焙熔還原技術是包括原料、裝置、操作和自動控製等在內的一套完整工程係統。這項技術不是一個單元技術,而是一個工廠係統。
(1) 原料製備
  采用一種專用的複合含碳球團作為爐料是該技術的重要特征之一。複合含碳球團的結構由鐵氧化物外層和含碳鐵氧化物內核組成,球團內核的配碳量低於球核中鐵氧化物由四氧化三鐵直接還原到鐵的化學反應當量。形象地說是一個普通含碳球團包裹在一個氧化球團生料之中的“包心湯圓”。含鐵原料采用的是鐵礦粉,無論是從外國進口鐵礦粉,還是將來由我國低品位礦石供給,這種含鐵原料隻能是經過富集選礦產出的鐵精礦,因而具有廣泛的適應性和可持續性,非常值得像鞍鋼一樣缺少塊礦的鋼鐵企業采用。
  複合含碳球團的製備技術和設備已經是非常成熟的技術,在氧化球團廠工藝內部加一道二次成球工藝即可,這對將來替代高爐煉鐵保留氧化球團廠,減少投資又是一個極大優勢。
(2) 專用設備裝置
  焙熔磷鐵球還原技術專用設備裝置由焙熔還原爐、中間熔體存儲爐、終還原爐、燃燒爐(煤粉旋風燃燒爐)及各爐之間的密封管道連結件構成的煉鐵內部循環係統組成。
  (3) 焙熔還原的具體步驟
  複合含碳球團製備後提升到焙熔還原爐頂平台,從上部加料口進入爐內空間形成填充床。類似於氧化球團豎爐的焙燒過程,不同之處物料在爐底以熔化的熔體排出。複合含碳球團在逆流加熱中完成幹燥、預熱、還原反應和隨即熔化。以液相排入中間熔體存儲爐。焙熔還原由此得名。熔體在重力作用下在中間存儲爐中第一次分離出已經還原金屬化60%~65%的鐵水。分離鐵水後的熔渣排入終還原爐。含鐵35%~40%熔渣中液態FeO繼續在終還原爐進行最終還原。終還原的渣鐵水由爐子下部排出、二次燃燒氣體產物由爐子上部爐頂排入煤粉旋風爐的燃燒室。在煤粉旋風燃燒爐燃燒室中,同時進入的空氣、煤粉和終還原的二次燃燒產物氣體等三股流體混合後高速旋轉燃燒,再由旋風爐噴管進入燃燼室進行100%的完全燃燒,形成的1550℃~1680℃高溫氣體進入焙熔還原爐的底部,逆流上升向物料提供焙熔還原所需的全部熱量。