用焦炉煤气生产直接还原铁的可行性分析
传统高炉工艺在我国炼铁中占绝对的统治地位,因此必然有焦炉存在,并产生大量的焦炉煤气。近年,随着节能减排的深入,为了更高效地利用焦炉煤气,人们非常关注焦炉煤气生产直接还原铁工艺的可行性。下面进行具体的分析。
(1)美国纽柯公司250万吨、埃及195万吨、阿联酋160万吨的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了直接还原炼铁的新发展。
(2)经半工业性、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。因此,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、耗能低、耗氧低是焦炉煤气生产直接还原铁的最大特点之一。
(4)传统长流程(高炉+转炉)中,有高炉存在,必然有焦炉存在,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、资源充足的还原性气源。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)多年来,我国大型联合钢铁厂的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。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。那么,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9500-10000kcal/m3)维持钢铁厂中的燃气平衡或能量平衡。
(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,经济上是合理的。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。
因此,用焦炉煤气生产直接还原铁在技术及经济上是可行的。