文档介绍：解决气基直接还原气体来源的有效途径
——煤炭分质转化利用技术和设备简介
郑州中能冶金技术有限公司
ZHENGZHOU ZHONGNENG METALLURGY
目录
3. 蓄热式外热直立炉简介
2. 煤炭分质转化利用简介
1. 概述
4. 40万吨/年直接还原铁配套热解工程方案简介
5. 结论与建议
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1、大力发展直接还原铁是我国钢铁产品做强和作优的必由之路和当务之急。
气基还原技术是最先进、成熟、主流的技术,气基还原技术是我国发展直接还原铁生产的必然选择,但中国苦于缺乏合适的气体还原剂来源而导致气基还原处于空白。
目前制约我国直接还原铁发展的最主要因素是气体来源。
2、可供使用的还原气体种类
气基还原的还原气体主要有天然气、油田伴生气、焦炉煤气、煤制气以及其它方法生产的(CO+H4) 混合气体。
国外气基还原使用最多的是天然气。
3、还原气体的质量要求和消耗量:
国外绝大部分采用天然气重整裂解生成CO+H2的混合气体用作直接还原的还原气体:
CH4+H2O(蒸汽)→CO+3H2
以主流的Midrex工艺为例,一般要求还原气体CO+H2≥90%,为了高效生产DRI,Midrex工艺要求气体的(%H2+%CO) / (%H2O+%CO2)之比至少为10,把H2/~。
Midrex技术天然气消耗量:260~300Nm3/t-DRI,按300Nm3/t-DRI计算,折合(CO+H2)混合气体量为1200 Nm3/t-DRI.
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4、焦炉煤气、热解煤气作为还原性气体来源的可行性
H2
CH4
CO
N2
CO2
CmHn
O2
焦炉煤气
50~60
18~30
4~25
2~13
2~5
~3
~
热解煤气
45~55
23~30
6~12
~
2~7
~3
~
表1-1 焦炉煤气、热解煤气气体组成(V%)
从表1-1中焦炉煤气和热解煤气的成分可以看出,两种煤气中主要成分是H2、CH4、CO,氧化性气体CO2、O2含量极低,因此即使其中的CH4不经重整或裂解,也可以对铁矿石进行还原。焦炉煤气生产直接还原铁已经在墨西哥蒙特雷的Hylsa工厂有了成功的工业应用,而且已经生产了大量直接还原铁。
理论上,凡是还原性气体其氧化度
(CO2+H2O)/(CO+H2+CO2+H2O)<5%,在900℃条件下都可以对铁矿石中的氧化铁完成还原反应。天然气中主要成分是CH4,经裂解或重整,使CH4+H2O(蒸汽)→CO+3H2,对氧化铁进行还原。
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序号
名称
说明
1
天然气
我国天然气资源匮乏,价格高。
2
焦炉煤气
钢铁联合企业没有多余的焦炉煤气可供使用;独立的焦化企业满足不了大规模直接还原铁生产的需要;
要求原料煤有良好的黏结性和结焦性,且投资费用及能耗高,环境污染较大。
3
煤制气(气化)
技术复杂、投资大、生产成本高,不适于直接还原铁。
4
热解煤气
适用于价格低廉的低品质煤,分质转化利用可将煤中的挥发分变为热解煤气和焦油,所产提质煤还可作为优质气化原料及动力煤。
热解煤气品质高,有效成分及热值高。
蓄热式外热直立炉是常规工业热解制气中,碳排放量最低、造气成本最低、热效率最高的炉型,所以热解煤气是直接还原气体的最佳来源。
5、我国直接还原气体来源的特点
表1-1 各种气源对比
原料煤
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煤炭分质转化利用原料:低变质烟煤(包括长焰煤、不粘煤、弱粘煤)、褐煤和气煤。
我国煤炭资源中超过50%是高挥发分(25~35%)、高含油率(5~7%)、不粘结的低变质煤,如新疆、内蒙古鄂尔多斯、陕北神府几乎都是此类煤炭,还有大量褐煤资源可供利用。