“一步法”煤基直接還原技術(shù)探討

1、ZHONGYE CHANGTIAN INTERNATIONAL ENGINEERING CO., LTD.2021-11-18匯匯 報(bào)報(bào) 人：胡人：胡 兵兵匯報(bào)提綱匯報(bào)提綱一、我國直接還原鐵一、我國直接還原鐵 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及需求生產(chǎn)現(xiàn)狀及需求年200420052006200720082009201020112012世界直接還原鐵產(chǎn)量/萬噸546056995979672268456200704073307402世界直接還原鐵占總鐵量比例%7.567.296.857.127.386.806.836.796.79中國直接還原鐵產(chǎn)量/萬噸434141606060606060

2、中國直接還原鐵占總鐵量比例%0.160.110.0990.130.1.30.110.100.0950.091中國和世界的直接還原鐵產(chǎn)量市場(chǎng)預(yù)測(cè)：市場(chǎng)預(yù)測(cè)： 冶煉優(yōu)質(zhì)鋼需要直接還原鐵，世界直接還原鐵與電爐鋼的冶煉優(yōu)質(zhì)鋼需要直接還原鐵，世界直接還原鐵與電爐鋼的比例比例為為5.1%，中國僅，中國僅0.1%。 如果按照全球如果按照全球DRIDRI產(chǎn)量和粗鋼總量比計(jì)算，預(yù)測(cè)后中國產(chǎn)量和粗鋼總量比計(jì)算，預(yù)測(cè)后中國DRIDRI每年每年需求量達(dá)需求量達(dá)40004000萬噸萬噸。1.2 我國資源特點(diǎn)我國資源特點(diǎn)天然富塊礦極少（貧鐵礦占天然富塊礦極少（貧鐵礦占97%）非焦煤資源豐富非焦煤資源豐富(占煤儲(chǔ)量占煤儲(chǔ)量

3、65.5%)天然氣缺乏天然氣缺乏根據(jù)需求和根據(jù)需求和我國資源特點(diǎn)我國資源特點(diǎn)煤煤基基直直接接還還原原直接還原鐵直接還原鐵非焦煤為非焦煤為還原劑還原劑鐵精礦球團(tuán)鐵精礦球團(tuán)為原料為原料采用回轉(zhuǎn)窯法先后建設(shè)：采用回轉(zhuǎn)窯法先后建設(shè)：遼寧喀左的遼寧喀左的2.5萬噸萬噸/年工業(yè)化示范生產(chǎn)線，北京密云冶年工業(yè)化示范生產(chǎn)線，北京密云冶金礦山公司的金礦山公司的6.2萬噸萬噸/年生產(chǎn)線，山東魯中年生產(chǎn)線，山東魯中5萬噸萬噸/年生年生產(chǎn)線，富蘊(yùn)產(chǎn)線，富蘊(yùn) 15萬噸萬噸/年生產(chǎn)線年生產(chǎn)線 ，天津鋼管，天津鋼管215萬噸萬噸/年年的戴維的戴維“二步法二步法”生產(chǎn)線生產(chǎn)線 ，目前全部停產(chǎn)。，目前全部停產(chǎn)。生產(chǎn)實(shí)踐證明：煤

4、基回轉(zhuǎn)窯直還技術(shù)還有待探索生產(chǎn)實(shí)踐證明：煤基回轉(zhuǎn)窯直還技術(shù)還有待探索1.3 我國煤基直還生產(chǎn)狀況我國煤基直還生產(chǎn)狀況二、二、“一步法一步法”煤基直煤基直還還 的生命力的生命力2.1 “一步法一步法”的案例的案例(富蘊(yùn)富蘊(yùn))金昊鐵業(yè)回轉(zhuǎn)窯金昊鐵業(yè)回轉(zhuǎn)窯“一步法一步法”直還鐵廠直還鐵廠1515萬噸萬噸/ /年生產(chǎn)線年生產(chǎn)線“一步法一步法”設(shè)備聯(lián)接圖設(shè)備聯(lián)接圖2.1 “一步法一步法”的案例的案例“一步法一步法”直直還還工藝流程圖工藝流程圖2.2 “一步法一步法”的優(yōu)勢(shì)的優(yōu)勢(shì)針對(duì)上述問題，采用多功能復(fù)合粘結(jié)劑，開發(fā)相匹配的球團(tuán)制針對(duì)上述問題，采用多功能復(fù)合粘結(jié)劑，開發(fā)相匹配的球團(tuán)制備技術(shù)和新型回轉(zhuǎn)窯熱

5、工體系，實(shí)現(xiàn)一步高溫過程生產(chǎn)直接還備技術(shù)和新型回轉(zhuǎn)窯熱工體系，實(shí)現(xiàn)一步高溫過程生產(chǎn)直接還原鐵。原鐵。氧化焙燒固結(jié)的球團(tuán)在氧化焙燒固結(jié)的球團(tuán)在還原過程中產(chǎn)生體積膨還原過程中產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致脹，導(dǎo)致粉化較嚴(yán)重、回轉(zhuǎn)窯易結(jié)圈粉化較嚴(yán)重、回轉(zhuǎn)窯易結(jié)圈傳統(tǒng)煤基傳統(tǒng)煤基直接還原工藝以膨潤土為粘結(jié)劑造球直接還原工藝以膨潤土為粘結(jié)劑造球, ,球團(tuán)經(jīng)高溫氧化焙燒后入窯還原，因而球團(tuán)經(jīng)高溫氧化焙燒后入窯還原，因而需要二需要二步高溫過程，能耗高、流程長、投資大步高溫過程，能耗高、流程長、投資大氧化焙燒球團(tuán)孔隙率低、冷球入窯時(shí)料層升溫氧化焙燒球團(tuán)孔隙率低、冷球入窯時(shí)料層升溫慢，致使慢，致使球團(tuán)還原速度慢、回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量

6、低球團(tuán)還原速度慢、回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量低2.2 “一步法一步法”的優(yōu)勢(shì)的優(yōu)勢(shì)指指 標(biāo)標(biāo)氧化球團(tuán)直接還原的氧化球團(tuán)直接還原的國際先進(jìn)水平國際先進(jìn)水平“一步法一步法”比較比較單位窯容產(chǎn)量單位窯容產(chǎn)量( (t/m3d) )0.50.8提高提高60入窯煤耗入窯煤耗( (Kg/t.DRI) )860650降低降低24%粉化率粉化率( (%) )1092密云冶金礦山公司直接還原鐵廠密云冶金礦山公司直接還原鐵廠英國戴維公司技術(shù)英國戴維公司技術(shù)廢氣排放減少廢氣排放減少40%以上以上; ;基建與設(shè)備投資減少基建與設(shè)備投資減少30%以上以上; ;節(jié)省煤節(jié)省煤30%左右左右; ;節(jié)電約節(jié)電約20%; 降低成本降低成本21%2

7、.3 “一步法一步法”存在的問題存在的問題窯尾供煤少，窯頭噴射距離長，使得還原不均勻，不合格窯尾供煤少，窯頭噴射距離長，使得還原不均勻，不合格球團(tuán)多，生產(chǎn)不穩(wěn)定；球團(tuán)多，生產(chǎn)不穩(wěn)定；由于揮發(fā)分進(jìn)入冷煙室，使得溫度升至由于揮發(fā)分進(jìn)入冷煙室，使得溫度升至11001200，容，容易易“結(jié)圈結(jié)圈”，脫落后造成，脫落后造成“水爆水爆”；窯身僅由窯身僅由10臺(tái)左右二次風(fēng)噴嘴供風(fēng)，沿窯身方向溫度場(chǎng)波臺(tái)左右二次風(fēng)噴嘴供風(fēng)，沿窯身方向溫度場(chǎng)波動(dòng)大，易結(jié)圈；動(dòng)大，易結(jié)圈；能耗仍然較高，生產(chǎn)規(guī)模目前只能達(dá)到能耗仍然較高，生產(chǎn)規(guī)模目前只能達(dá)到15萬噸萬噸/年，局部年，局部環(huán)境差，特別是粉塵污染較大；爐內(nèi)溫度不能實(shí)時(shí)測(cè)

8、控，環(huán)境差，特別是粉塵污染較大；爐內(nèi)溫度不能實(shí)時(shí)測(cè)控，容易出現(xiàn)結(jié)圈；容易出現(xiàn)結(jié)圈；2.4 “一步法一步法”的發(fā)展瓶頸的發(fā)展瓶頸一步法的瓶頸一步法的瓶頸易結(jié)圈易結(jié)圈如何避免結(jié)圈的危害？如何避免結(jié)圈的危害？規(guī)模小規(guī)模小如何進(jìn)一步提高產(chǎn)量？如何進(jìn)一步提高產(chǎn)量？富蘊(yùn)富蘊(yùn)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還原煤的綜合理化指標(biāo)以及穩(wěn)定性是制約工藝順暢還原煤的綜合理化指標(biāo)以及穩(wěn)定性是制約工藝順暢的主要因素的主要因素；由于原設(shè)計(jì)不完善，設(shè)備故障率高、操作經(jīng)驗(yàn)不足，以及；由于原設(shè)計(jì)不完善，設(shè)備故障率高、操作經(jīng)驗(yàn)不足，以及經(jīng)濟(jì)危機(jī)和企業(yè)重組等影響，大部分時(shí)間處于停產(chǎn)狀態(tài)。但從生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)危機(jī)和企業(yè)重組等影響，大部分時(shí)間

9、處于停產(chǎn)狀態(tài)。但從生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果，特別是結(jié)果，特別是20122012年改造后的生產(chǎn)實(shí)踐證明：年改造后的生產(chǎn)實(shí)踐證明：“一步法一步法” 仍然具備很強(qiáng)仍然具備很強(qiáng)的生命力，將是未來我國的生命力，將是未來我國DRIDRI生產(chǎn)的重要補(bǔ)充。生產(chǎn)的重要補(bǔ)充。三、三、“一步法一步法”的改進(jìn)的改進(jìn)及新技術(shù)的開發(fā)及新技術(shù)的開發(fā)3.1 回轉(zhuǎn)窯溫度軟測(cè)量技術(shù)及裝備研發(fā)回轉(zhuǎn)窯溫度軟測(cè)量技術(shù)及裝備研發(fā)一次元件、信號(hào)處理單元與隔熱裝置一次元件、信號(hào)處理單元與隔熱裝置基于生產(chǎn)條件和傳熱原理，建立回轉(zhuǎn)窯內(nèi)外溫度基于生產(chǎn)條件和傳熱原理，建立回轉(zhuǎn)窯內(nèi)外溫度修正熱工模型，并通過多支熱電偶的多空間溫度修正熱工模型，并通過多支熱電偶的多

10、空間溫度檢測(cè)，得到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部工況溫度，從而指導(dǎo)生產(chǎn)檢測(cè)，得到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部工況溫度，從而指導(dǎo)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。原理及構(gòu)造原理及構(gòu)造環(huán)境溫度環(huán)境溫度表面溫度表面溫度孔內(nèi)溫度孔內(nèi)溫度( (孔預(yù)留孔預(yù)留) )工程應(yīng)用實(shí)例工程應(yīng)用實(shí)例3.1 回轉(zhuǎn)窯溫度軟測(cè)量技術(shù)及裝備研發(fā)回轉(zhuǎn)窯溫度軟測(cè)量技術(shù)及裝備研發(fā)3.1 回轉(zhuǎn)窯溫度軟測(cè)量技術(shù)及裝備研發(fā)回轉(zhuǎn)窯溫度軟測(cè)量技術(shù)及裝備研發(fā)同類產(chǎn)品比較同類產(chǎn)品比較3.2 多噴孔回轉(zhuǎn)窯新技術(shù)的開發(fā)多噴孔回轉(zhuǎn)窯新技術(shù)的開發(fā)多孔窯工藝流程多孔窯工藝流程3.2 多噴孔回轉(zhuǎn)窯新技術(shù)的開發(fā)多噴孔回轉(zhuǎn)窯新技術(shù)的開發(fā)工作原理工作原理溫度場(chǎng)還原程度場(chǎng)鐵精礦成品空氣圖一沿窯的長度

11、方向，按一定的間距分布徑向埋入式燒嘴，二次風(fēng)由徑向風(fēng)口噴入，其獨(dú)特設(shè)計(jì)能夠取得對(duì)溫度的精確控制。3.2 多噴孔回轉(zhuǎn)窯新技術(shù)的開發(fā)多噴孔回轉(zhuǎn)窯新技術(shù)的開發(fā)多孔窯作為回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)直接還原鐵的主要生產(chǎn)方式，多孔窯作為回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)直接還原鐵的主要生產(chǎn)方式，具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：多孔窯的特殊結(jié)構(gòu)，多孔窯的特殊結(jié)構(gòu)，可以對(duì)窯內(nèi)溫度進(jìn)行精確控制，改善溫度場(chǎng)分布，提高回轉(zhuǎn)窯利用率，不宜結(jié)圈，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的大型化；從工藝角度看，從工藝角度看，可以對(duì)產(chǎn)生的廢氣和余熱進(jìn)行循環(huán)利用，降低生產(chǎn)能耗，其次，設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間和從冷卻恢復(fù)的時(shí)間較快，生產(chǎn)率提高；多孔窯適用于不同的原料條件，多孔窯適用于不同的原料條件，允許生球的物化性能在較大幅度的改變，更換原料時(shí)亦可以連續(xù)生產(chǎn)；燃料的多樣性，燃料的多樣性，多孔窯可以使用煤、重油和天然氣以及這些燃料的混合物，適應(yīng)性強(qiáng)。四、結(jié)論四、結(jié)論u直接還原鐵技術(shù)將是未來鋼鐵工業(yè)的重要發(fā)展方向。煤基直接還原鐵技術(shù)將是未來鋼鐵工業(yè)的重要發(fā)展方向。煤基“一步一步法法”符合我國國情，生產(chǎn)實(shí)踐證明其仍然具備一定的生命力，可符合我國國情，生產(chǎn)實(shí)踐證明其仍然具備一定的生命力，可以作為以作為DRI生產(chǎn)的補(bǔ)充，應(yīng)該得到認(rèn)可和重視。生產(chǎn)的補(bǔ)充，應(yīng)該得到認(rèn)可和重視。4 結(jié)結(jié) 論論u“一步法一步法”