焦爐煤气生产直接还原铁技术研究.doc

焦炉煤气生产直接还原铁技术研究 1、技术背景。 1.1发展直接还原铁生产是电炉钢短流程发展的需要我国钢铁产量已连续多年世界第一位，但钢铁工业结构不合理，主要体现在低附加值产品过剩，而高档钢材仍需进口。随着我国钢铁工业结构的调整和对钢铁产品质量要求的提高，电炉钢短流程必然会得到较快发展。传统的电炉冶炼以废钢作为主要原料，而我国废钢资源不足，每年的废钢进口量都在1000万吨以上；此外，废钢中杂质元素的不断积累会对优质钢的生产造成不利影响。直接还原铁作为废钢的重要替代品是电炉炼钢的理想原料，它具有纯净度高、成分稳定等优点，是发展钢铁生产短流程的基础利用焦炉煤气生产直接还原铁是钢铁行业实现节能减排的有效途径传统炼铁工艺受焦煤资源短缺的影响，其发展受到制约。发展直接还原铁生产不仅可以改变传统炼铁工艺长期以来对焦煤的依赖，同时可以减少二氧化碳排放量(与煤基直接还原相比，吨铁排放量可以从2000kg降低到400kg以下），符合钢铁工业可持续发展的技术要求，是钢铁行业实现节能减排的有效途径。过剩焦炉煤气的存在为发展气基直接还原提供了根本动力我国焦化企业每年产生大量过剩的焦炉煤气，这为开展焦炉煤气竖炉法生产直接还原铁提供了可能。此外，随着热风炉（和加热炉)技术的进步，使用单一的高炉煤气就可以实现1300的风温，这使得使用低热值的煤制气加热焦炉（或用于加热炉），从而置换出部分焦炉煤气用于直接还原铁生产成为可能，这在一定程度上扩大了焦炉煤气的来源，为焦炉煤气规模化生产直接还原铁提供了保障。 焦炉煤气利用方式的选择焦炉煤气中CH425%?26%，H2 : 56?，H2发热值仅为2580kCal/m3约为曱烷的四分之一，因此，将焦炉煤气作发热剂不尽合理。由于氢气的还原潜能远远高于CO，因此将焦炉煤气用作还原剂更有利于其化学能的合理利用。与天然气相比焦炉煤气中的甲烷含量更低，这使得其重整负荷减轻，耗氧量减少，能量消耗也降低。焦炉煤气的利用应走资源化的道路焦炉煤气用于制氢或直接还原生产海綿铁可以获得最好的经济和环境效益，焦炉煤气生产直接还原铁可以为钢铁企业节能减排、提高产品附加值提供一条有益的途径焦炉煤气自重整直接还原铁生产工艺国内气基直接还原技术的发展方向主要包括煤气化（水煤浆气化、粉煤气化）配竖炉工艺生产还原铁技术方案煤制气竖炉方案在技术上是可行的，具有较好的发展前景，但目前主要受到煤制气技术发展的制约，煤制气竖炉流程的发展有赖于低压煤制气技术的突破。天然气转化生产还原气配竖炉工艺生产直接还原铁技术方 案方案需要有丰富的天然气资源做保障，而我国天然气资源缺乏，而且，天然气裂解工艺复杂、投资较大，因此，采用天然气作为原料气的气基直接还原工艺在我国很难得到发展。焦炉煤气转化生产还原气配HYL工艺生产还原铁技术方案。焦炉煤气作为一种富氢气源可以用作优质还原气生产直接还原铁，其在冶金工业中的应用前景越来越受到人们的重视，焦炉煤气生产直接还原铁方案是目前国内直接还原技术领域研究的热点，并有望最快实现工业化。HYL-ZR自重整直接还原铁生产工艺传统的气基竖炉直接还原铁生产工艺以Midrex和HYL法为代表，主要以天然气为原料生产直接还原铁。天然气的主要成分是，而无法直接参与还原反应，需要首先将其转化为和因此，在天然气进入竖炉前首先要经过气体重整炉，在金属催化剂的作用下与水蒸气反应发生分解。HYL法自1997年开始率先完全取消了天然气重整炉，实现了天然气在竖炉内的自重整（Self-reforming )，在不增设重整炉的前提下提高了竖炉的生产效率，并且开发出可使用焦炉煤气、煤制气等多种气源的气基还原工艺，即HYL-ZR工艺两个工艺方案的区别：是否需要设置冷却段，使用焦炉煤气还原时必须设置冷却回路，使煤气中的杂质分解以满足还原回路对还原气体的要求，因此，使用焦炉煤气的HYLZR方案无法得到热态的直和原铁焦炉煤气过程中的关键技术问题及对策目前，世界上超过80%的直接还原铁生产是以天然气为原料的，天然气竖炉技术已经非常成熟。焦炉煤气与天然气相比甲烷含量较低，氢气含量高，更宜作为还原气使用，但由于焦炉煤气中杂质(S、BTX、焦油、萘)较多，因此如何净化焦炉煤气就成为其利用的关键。 甲烷自重整技术气基直接还原一般要求还原气氛中CO+H2 90%，C2+H2O/(C02+H2+C0+H20)5%。焦炉煤气中含20%以上的CH4，在低温条件下，直接用焦炉煤气还原铁矿石会发生渗碳反应，降低还原速度；在较高温度下，4作为惰性气体存在，同样会降低还原速度；此外，从充分利用能源的角度出发也需要将甲烷转化加以利用，因此使用焦炉煤气与天然气一样都需要进行原料气体重整甲烷的自重整：是指无需专设重整炉，原料气体在输送过程中或在竖炉内在高温活性金属铁的催化下进行重整提高温度有利于曱烷重整（水