氣基直接還原煉鐵工藝的匯報材料之一PPT學(xué)習教案

1、會計學(xué)1氣基直接還原氣基直接還原(hun yun)煉鐵工藝的匯煉鐵工藝的匯報材料之一報材料之一第一頁，共59頁。煉鐵工藝的分類煉鐵工藝的分類高爐工藝高爐工藝非高爐煉鐵非高爐煉鐵熔融還原熔融還原直接還原直接還原COREXFINEXHismelt其它（其它（DIOS等）等）氣基直接還原氣基直接還原煤基直接還原煤基直接還原MidrexHYLFinmet等等回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯隧道窯隧道窯轉(zhuǎn)底爐等轉(zhuǎn)底爐等一、煉鐵一、煉鐵(lin ti)工藝分類工藝分類第1頁/共59頁第二頁，共59頁。OreYardCoalYardFine oreLumpy orePelletMiscellaneousSinterSinter

2、 PlantBFBurnt LimeCoke breezeCokeSurge BinCrusherBlending BinCMCPPCIBy Product PlantCOGPig Iron,SlagBFGCDQ & Quenching TowerPJTPJT1.高爐高爐(gol)工藝流程工藝流程第2頁/共59頁第三頁，共59頁。鐵水與爐渣 塊礦/球團/熔劑熱旋風除塵器爐頂煤氣洗滌塔輸出煤氣還原豎爐熱還原氣煤冷煤氣粉塵洗滌塔氧氣熔融氣化爐2.COREX熔融還原熔融還原(hun yun)煉鐵工藝流程示意圖煉鐵工藝流程示意圖 第3頁/共59頁第四頁，共59頁。2014年9月寶鋼寶鋼CORE

3、X C3000COREX C3000順利出鐵順利出鐵！COREX C3000鐵水鑄塊！鐵水鑄塊！COREX C3000鐵水裝鐵水裝罐！罐！第4頁/共59頁第五頁，共59頁。3.氣基直接氣基直接(zhji)還原還原第5頁/共59頁第六頁，共59頁。2014年9月第6頁/共59頁第七頁，共59頁。二、氣基直接還原二、氣基直接還原(hun yun)是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢勢1.鋼鐵工業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)中主要的溫室氣體排放者之一鋼鐵工業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)中主要的溫室氣體排放者之一 傳統(tǒng)傳統(tǒng)(chuntng)的鋼鐵行業(yè)其的鋼鐵行業(yè)其CO2的排放處于工業(yè)類中的第三位，是的排放處于工業(yè)類

4、中的第三位，是溫室氣體溫室氣體CO2的主要貢獻者之一；因此，國際鋼協(xié)承諾將采用新的煉鐵工的主要貢獻者之一；因此，國際鋼協(xié)承諾將采用新的煉鐵工藝、保證更高的能源利用率。藝、保證更高的能源利用率。24%其它5%紙漿、造紙、印刷5%食品和煙草5%機械7%有色金屬15%鋼鐵18%水泥23%化工、石油化工工業(yè)類工業(yè)類21%第7頁/共59頁第八頁，共59頁。鋼鐵工業(yè)的分工序鋼鐵工業(yè)的分工序(gngx)能耗能耗 傳統(tǒng)傳統(tǒng)(chuntng)鋼鐵生產(chǎn)流程中的鋼鐵生產(chǎn)流程中的CO2排放源分布排放源分布 2.傳統(tǒng)的煉鐵系統(tǒng)的能耗傳統(tǒng)的煉鐵系統(tǒng)的能耗(nn ho)與與CO2分別占到鋼鐵工業(yè)的分別占到鋼鐵工業(yè)的67%、

5、70%左右左右第8頁/共59頁第九頁，共59頁。 高爐反應(yīng)器的優(yōu)點是熱效率高、技術(shù)高爐反應(yīng)器的優(yōu)點是熱效率高、技術(shù)(jsh)完善，設(shè)備已大型化、長壽化，在今后相當長時期內(nèi)，高爐流程在我國將繼續(xù)是主要產(chǎn)鐵設(shè)備，繼續(xù)占統(tǒng)治地位，我國已完全掌握現(xiàn)代先進高爐技術(shù)完善，設(shè)備已大型化、長壽化，在今后相當長時期內(nèi)，高爐流程在我國將繼續(xù)是主要產(chǎn)鐵設(shè)備，繼續(xù)占統(tǒng)治地位，我國已完全掌握現(xiàn)代先進高爐技術(shù)(jsh)。但是其缺陷也是非常明顯：。但是其缺陷也是非常明顯：高爐冶煉離不開焦炭，優(yōu)質(zhì)煉焦煤越來越少，據(jù)權(quán)威人士的調(diào)查，我國目前的焦煤儲量，按照現(xiàn)在的消耗速度，最多能滿足高爐冶煉離不開焦炭，優(yōu)質(zhì)煉焦煤越來越少，據(jù)權(quán)威

6、人士的調(diào)查，我國目前的焦煤儲量，按照現(xiàn)在的消耗速度，最多能滿足3040年的需求。年的需求。CoalYardBurnt LimeCoke breezeCokeSurge BinCrusherBlending BinCMCP第9頁/共59頁第十頁，共59頁。2014年9月BFGOreYardFine oreLumpy orePelletMiscellaneousSinter PlantBF第10頁/共59頁第十一頁，共59頁。2014年9月第11頁/共59頁第十二頁，共59頁。燒結(jié)排放燒結(jié)排放低堿度燒結(jié)礦低堿度燒結(jié)礦高堿度燒結(jié)礦高堿度燒結(jié)礦燒結(jié)廢氣量404050Dust5060NOX353045S

7、O2255CO4550CO22530二惡英70654.傳統(tǒng)傳統(tǒng)(chuntng)流程鐵前工序的污染情況流程鐵前工序的污染情況1000ng1g0.001mg=10-6g, 1 ng=10-9g第12頁/共59頁第十三頁，共59頁。工藝工藝污染物排放污染物排放潛在的環(huán)境影響潛在的環(huán)境影響燒結(jié)粉塵（包括PM10)、CO、CO2、SO2、NOX、二惡英、金屬、HCI/HF、固體廢物?？諝夂屯寥牢廴?、地面臭氧、酸雨、全球變暖、噪聲煉焦粉塵（包括PM10)、PAH、苯可溶物、 NOX、VOCS、甲烷、二惡英、H2S、CN、揮發(fā)酚、固體廢物?？諝馔寥篮退廴?、酸雨、地面臭氧、酸雨、全球變暖、氣味高爐粉塵（包

8、括PM10)、 H2S、 CO、CO2、SO2、NOX、氰化物、固體廢物空氣土壤和水污染、酸雨、地面臭氧、全球變暖、氣味4.傳統(tǒng)流程鐵前工序的污染傳統(tǒng)流程鐵前工序的污染(wrn)情況情況第13頁/共59頁第十四頁，共59頁。 根據(jù)最新履行根據(jù)最新履行POPsPOPs國際公約國際公約SEPASEPA會議，中國已經(jīng)開始履行減排二惡英會議，中國已經(jīng)開始履行減排二惡英 的義務(wù)的義務(wù)(yw)(yw)。 初步統(tǒng)計全國共排放初步統(tǒng)計全國共排放20-3020-30公斤公斤/ /年的二惡英，鋼鐵工業(yè)排放約年的二惡英，鋼鐵工業(yè)排放約2 2公斤。公斤。（日本：（日本：19971997：8.1kg8.1kg，2003

9、2003：0.4kg0.4kg） 鋼鐵工業(yè)排放最多二惡英的工序：鋼鐵工業(yè)排放最多二惡英的工序： 燒結(jié)：燒結(jié)：95%95%，轉(zhuǎn)爐：，轉(zhuǎn)爐：2.5%2.5%， 電爐：電爐：2.5%2.5% 歐洲、日本排放標準：歐洲、日本排放標準：0.1ng/0.1ng/標米標米 問題：濃度低、測量貴、治理難、投入多問題：濃度低、測量貴、治理難、投入多 目前：中國無排放標準，主要靠防（非治）控制：目前：中國無排放標準，主要靠防（非治）控制： 方法：控制兩溫區(qū)、氧濃度、方法：控制兩溫區(qū)、氧濃度、O/CO/C比、停留時間、氯含量。比、停留時間、氯含量。4.傳統(tǒng)流程鐵前工序(gngx)的污染情況第14頁/共59頁第十五頁

10、，共59頁。5、傳統(tǒng)、傳統(tǒng)(chuntng)鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點特點：以碳作為還原劑，流程長、投資特點：以碳作為還原劑，流程長、投資(tu z)(tu z)大、成本高大、成本高第15頁/共59頁第十六頁，共59頁。1400傳統(tǒng)鋼鐵傳統(tǒng)鋼鐵(gngti)生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點一、氣基直接還原一、氣基直接還原(hun yun)是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢趨勢5、傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)、傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)(bnzh)缺點缺點第16頁/共59頁第十七頁，共59頁。2014年9月 由于傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程采用碳還原工藝，在鐵還原過程中碳和

11、其它雜質(zhì)進入鐵水，需要在后步煉鋼中采由于傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程采用碳還原工藝，在鐵還原過程中碳和其它雜質(zhì)進入鐵水，需要在后步煉鋼中采用氧化工藝脫碳、脫硅；又造成鋼水的氧化，需要在精煉過程中進一步脫氧，形成夾雜物污染了鋼水。由于用氧化工藝脫碳、脫硅；又造成鋼水的氧化，需要在精煉過程中進一步脫氧，形成夾雜物污染了鋼水。由于這一基本這一基本(jbn)(jbn)反應(yīng)過程，造成鋼鐵生產(chǎn)流程長，工序復(fù)雜。反應(yīng)過程，造成鋼鐵生產(chǎn)流程長，工序復(fù)雜。5、傳統(tǒng)鋼鐵、傳統(tǒng)鋼鐵(gngti)生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點第17頁/共59頁第十八頁，共59頁。氫冶金生產(chǎn)流程中產(chǎn)品氫冶金生產(chǎn)流程中產(chǎn)品(chnpn)碳含量

12、、氧勢和溫度變化碳含量、氧勢和溫度變化生產(chǎn)流程中產(chǎn)品氧勢的變化0.002%0.01%1%30%生產(chǎn)流程中產(chǎn)品碳含量的變化0.200.80%0%生產(chǎn)流程中溫度的變化2085015501100700900201650氫氣制鐵原料低過熱度澆鑄強化軋制高純煉鋼鋼水凈化連續(xù)退火一、氣基直接一、氣基直接(zhji)還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢第18頁/共59頁第十九頁，共59頁。2014年9月 由于氫冶金避免了碳在還原過程中對鐵水的污染，改變了傳統(tǒng)流程中重復(fù)進行氧化還原反應(yīng)造成的鋼水污染問題，減少了重復(fù)加熱(ji r)，降低了系統(tǒng)能耗。特點：用氫氣作為還原劑，流程縮

13、短，產(chǎn)品潔凈度高，節(jié)能降耗，生產(chǎn)成本低。第19頁/共59頁第二十頁，共59頁。7、氣基直接還原是替代傳統(tǒng)、氣基直接還原是替代傳統(tǒng)(chuntng)工藝流程的核心工藝之一工藝流程的核心工藝之一完善傳統(tǒng)工藝裝備尋求替代傳統(tǒng)工藝流程的新工藝流程相互競爭,相互滲透,推動鋼鐵工業(yè)技術(shù)進步鋼鐵工業(yè)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的兩發(fā)展的兩大趨勢大趨勢第20頁/共59頁第二十一頁，共59頁。 煉鐵工藝名稱(mngchng) 還原劑反應(yīng)器類型能耗 單爐產(chǎn)能 總產(chǎn)能 GJ/t鐵 萬t/a 萬t/aMIDREX 天然氣/合成氣 豎爐11 180 3792HYL 天然氣/合成氣 豎爐 11 190 1170FINMET 天然氣 流化

14、床14 50 200轉(zhuǎn)底爐 煤天然氣 轉(zhuǎn)底爐15 1450 200高爐+燒結(jié)+煉焦 焦煤 BF+燒結(jié)+煉焦 16.25 320400 90000(4000m3)COREX 煤焦 COREX17 150 500SL/RN回轉(zhuǎn)窯 煤 回轉(zhuǎn)窯 18 15 1440隧道窯 煤 隧道窯 253014 20MIDREX HYL 氣基直接氣基直接(zhji)還原的能耗最低。還原的能耗最低。8、氣基直接工藝是能耗、氣基直接工藝是能耗(nn ho)最低的煉鐵工藝最低的煉鐵工藝第21頁/共59頁第二十二頁，共59頁。2014年9月MIDREX HYL 氣基直接氣基直接(zhji)還原鐵豎爐的利用系數(shù)已可達到還原鐵

15、豎爐的利用系數(shù)已可達到162t/m2d,比大型高爐的最高產(chǎn)能（比大型高爐的最高產(chǎn)能（70t/m2d ）高出）高出1.31倍；而且具備規(guī)?；a(chǎn)能力，倍；而且具備規(guī)?；a(chǎn)能力，HYL單體爐能力已經(jīng)達到年產(chǎn)單體爐能力已經(jīng)達到年產(chǎn)190萬噸的能力。萬噸的能力。現(xiàn)有主要現(xiàn)有主要(zhyo)煉鐵工藝的生產(chǎn)率指標比較煉鐵工藝的生產(chǎn)率指標比較9、氣基直接、氣基直接(zhji)還原工藝是生產(chǎn)效率最高的煉鐵工藝還原工藝是生產(chǎn)效率最高的煉鐵工藝一、氣基直接還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢一、氣基直接還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢第22頁/共59頁第二十三頁，共59頁。2014年9月8種煉鐵(lin ti)

16、工藝可持續(xù)性排序10、煉鐵、煉鐵(lin ti)工序的可持續(xù)性排名工序的可持續(xù)性排名第23頁/共59頁第二十四頁，共59頁。 目前，我國的鋼鐵蓄積量大約為60 億噸。專家預(yù)測“十二五”期末我國的鋼鐵蓄積量的將達到90 億噸，可以預(yù)見，不久以后我國鋼鐵工業(yè)使用廢鋼的比例將快速上升，對純凈的鐵源直接還原鐵的需求將會有爆發(fā)性增長。 受到資源的制約,我國直接還原鐵產(chǎn)量(chnling)不到全球直接還原鐵(DRI)產(chǎn)量(chnling)的1.5%，中國的DRI 產(chǎn)量(chnling)不到高爐生鐵產(chǎn)量(chnling)的千分之二。 2011 年全世界大型豎爐直接還原法生產(chǎn)的DRI 所占比例超過73%，而中

17、國仍然為零。我國的回轉(zhuǎn)窯直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)缺乏市場競爭力11、氣基直接(zhji)還原是廢鋼社會儲量增長的需求第24頁/共59頁第二十五頁，共59頁。第25頁/共59頁第二十六頁，共59頁。第26頁/共59頁第二十七頁，共59頁。近近20年來直接年來直接(zhji)還原鐵產(chǎn)能趨勢還原鐵產(chǎn)能趨勢三、世界三、世界(shji)直接還原鐵發(fā)展的現(xiàn)狀直接還原鐵發(fā)展的現(xiàn)狀第27頁/共59頁第二十八頁，共59頁。 年 份 工藝方法 20092010201120122013MIDREX 59.959.760.560.5-HYL/Energiron 12.414.115.215.8-其他氣基 0.80.50.7

18、0.7-煤基直接還原 26.925.723.623.0-全球產(chǎn)量合計 Mt 64.470.473.374.077.2世界世界(shji)直接還原鐵近年來各工藝產(chǎn)量直接還原鐵近年來各工藝產(chǎn)量世界DRI產(chǎn)量持續(xù)(chx)增加，氣基豎爐占主導(dǎo)地位。 近近20年來直接年來直接(zhji)還原鐵產(chǎn)能趨勢還原鐵產(chǎn)能趨勢第28頁/共59頁第二十九頁，共59頁。2014年9月主要表現(xiàn)：主要表現(xiàn)：氣基豎爐產(chǎn)量將繼續(xù)增加；氣基豎爐產(chǎn)量將繼續(xù)增加；20132013年氣基豎爐產(chǎn)量占總產(chǎn)量的年氣基豎爐產(chǎn)量占總產(chǎn)量的72.33% 72.33% ；印度、俄羅斯、中東印度、俄羅斯、中東(zhngdng)(zhngdng)等地

19、區(qū)正在建設(shè)的氣基豎爐直接還原裝置。等地區(qū)正在建設(shè)的氣基豎爐直接還原裝置。煤基直接還原由于能耗高、生產(chǎn)效率低、競爭力差將被淘汰。煤基直接還原由于能耗高、生產(chǎn)效率低、競爭力差將被淘汰。近近20年來年來(ninli)直接還原鐵產(chǎn)能趨勢直接還原鐵產(chǎn)能趨勢第29頁/共59頁第三十頁，共59頁。1、為什么氣基直接還原未能在中國發(fā)展？、為什么氣基直接還原未能在中國發(fā)展？u中國大部份地區(qū)天然氣資源不足且價格昂貴；中國大部份地區(qū)天然氣資源不足且價格昂貴；u2000年以前選礦技術(shù)落后、缺乏高品質(zhì)的鐵料。年以前選礦技術(shù)落后、缺乏高品質(zhì)的鐵料。u高等級鋼材生產(chǎn)所占比例低，低等級鋼材對鋼鐵料的質(zhì)量要求不高；高等級鋼材生

20、產(chǎn)所占比例低，低等級鋼材對鋼鐵料的質(zhì)量要求不高；四、我國氣基直接還原鐵在中國四、我國氣基直接還原鐵在中國(zhn u)發(fā)展緩慢的原因發(fā)展緩慢的原因第30頁/共59頁第三十一頁，共59頁。2014年9月精選前礦粉精選前礦粉%精選后礦粉精選后礦粉%球團礦球團礦%TFe%SiO2%TFe%SiO2%-0.074mmFe回收率%TFe%SiO2%65.438.1870.441.85949668.451.9966.425.3870.091.759596-65.508.2570.621.41959768.551.8666.004.9169.521.64-325目709568.021.8566.004.91

21、69.940.81-320目8092.4468.281.2667.375.8070.361.1898.6367.273.1765.508.3570.501.5892.0595.8068.251.4264.963.4769.391.2290.0096.86-64.963.4770.640.6090.0095.03-69.043.4769.191.4390.0098.3967.091.931、隨著選礦技術(shù)的進步，獲取高品質(zhì)的礦不再是發(fā)展氣基直接還原的瓶、隨著選礦技術(shù)的進步，獲取高品質(zhì)的礦不再是發(fā)展氣基直接還原的瓶頸。下表是對國內(nèi)部分礦粉精選頸。下表是對國內(nèi)部分礦粉精選(jn xun)的結(jié)果，的結(jié)果

22、，50%以上的礦粉都以上的礦粉都可以滿足要求?？梢詽M足要求。五、阻礙五、阻礙(z i)中國發(fā)展氣基直接還原的兩大因素已經(jīng)當然無存中國發(fā)展氣基直接還原的兩大因素已經(jīng)當然無存第31頁/共59頁第三十二頁，共59頁。年份剩余可采儲量產(chǎn)量消費量進口量2006.3594594-20103.89201100120020030020154.312001700200050080020204.815002100250090010002006年年2020年中國年中國(zhn u)天然氣產(chǎn)量、消費量增增長預(yù)測天然氣產(chǎn)量、消費量增增長預(yù)測表表u氣基直接還原工藝還原氣主要來源于天然氣；氣基直接還原工藝還原氣主要來源于天

23、然氣；u我國是天然氣資源匱乏的國家；我國是天然氣資源匱乏的國家；u從對中國目前及未來天然氣的產(chǎn)量、消費量的預(yù)測分析，使用從對中國目前及未來天然氣的產(chǎn)量、消費量的預(yù)測分析，使用(shyng)天然氣作為天然氣作為 u 直接還原的還原劑來源，困難較多，成本較高。直接還原的還原劑來源，困難較多，成本較高。在中國天然氣的潛在消費量巨大，因此不可能作為還原在中國天然氣的潛在消費量巨大，因此不可能作為還原(hun yun)(hun yun)氣體的來氣體的來源。源。2、還原性氣體的來源的多樣化，已經(jīng)解決了中國還原氣體的來源。、還原性氣體的來源的多樣化，已經(jīng)解決了中國還原氣體的來源。第32頁/共59頁第三十三頁

24、，共59頁。 隨著煤層氣的開發(fā)、煤制氣尤其是部分制氣技術(shù)（干餾氣）的進步，獲取還隨著煤層氣的開發(fā)、煤制氣尤其是部分制氣技術(shù)（干餾氣）的進步，獲取還原性氣體的途徑多樣化，不再原性氣體的途徑多樣化，不再(b zi)是氣基直接還原的限制性環(huán)節(jié)。是氣基直接還原的限制性環(huán)節(jié)。制氣方法制氣方法H2%CO%CO2%CH4+CnHm%魯奇39242610兩段式286241BGL28549.10.6恩德爐4038192JLH-D直立爐566.252.125氣體成分氣體成分H2%CO%H2+COCO2%CH4%N2焦爐煤氣60.45.766.13254.5HYI-ZR工藝還原氣53.911.365.23.222.

25、95.32、隨著技術(shù)的進步、獲取、隨著技術(shù)的進步、獲取(huq)還原性氣體不再是限制環(huán)節(jié)。還原性氣體不再是限制環(huán)節(jié)。第33頁/共59頁第三十四頁，共59頁。2014年9月1) 墨西哥墨西哥HYL公司提出的公司提出的HYL/Energiron工藝直接使用焦爐煤氣、合成氣、煤工藝直接使用焦爐煤氣、合成氣、煤制氣為還原氣的技術(shù)及南非以制氣為還原氣的技術(shù)及南非以COREX還原尾氣作為還原尾氣作為Midrex豎爐還原氣工藝為氣豎爐還原氣工藝為氣基直接還原工藝的進一步發(fā)展開辟了廣闊的前景，使得基直接還原工藝的進一步發(fā)展開辟了廣闊的前景，使得(sh de)豎爐直接還原工豎爐直接還原工藝不再受天然氣資源的制約

26、。藝不再受天然氣資源的制約。2) 未來煉鐵技術(shù)的發(fā)展方式，可以概括為球團未來煉鐵技術(shù)的發(fā)展方式，可以概括為球團+直接還原鐵。即鐵精礦直接還原鐵。即鐵精礦100%生生產(chǎn)球團礦，用產(chǎn)球團礦，用100%的球團生產(chǎn)直接還原鐵，可以減少高爐煉鐵對焦炭的依賴和的球團生產(chǎn)直接還原鐵，可以減少高爐煉鐵對焦炭的依賴和高爐煉鐵高能耗，高成本，高污染的弊病。高爐煉鐵高能耗，高成本，高污染的弊病。六、六、 氣基直接還原煉鐵工藝技術(shù)進步氣基直接還原煉鐵工藝技術(shù)進步(jnb)情況情況第34頁/共59頁第三十五頁，共59頁。2014年9月第35頁/共59頁第三十六頁，共59頁。2014年9月第36頁/共59頁第三十七頁，共

27、59頁。七、氣基直接還原煉鐵工藝七、氣基直接還原煉鐵工藝(gngy)與氫冶金與氫冶金第37頁/共59頁第三十八頁，共59頁。天然氣天然氣焦爐氣焦爐氣項目項目消耗消耗單價單價成本成本消耗消耗單價單價成本成本球團礦球團礦1.461.46480480700.8700.81.461.46480480700.8700.8氣體量氣體量3003001.41.48408405805800.860.86499499水水1.31.31.01.01.31.31.31.31.01.01.31.3電電1101100.60.666661101100.60.66666氮氣氮氣40400.50.540400.40.41616

28、人工及管理人工及管理1001006 6萬元萬元20201001006 6萬元萬元2020投資投資3 3億億1010年折舊年折舊1001003.33.3億億1010年折舊年折舊100100DRIDRI價格價格1748174814031403稅前毛利稅前毛利年毛利年毛利投資回收期投資回收期第38頁/共59頁第三十九頁，共59頁。工藝方法工藝方法產(chǎn)量，萬噸產(chǎn)量，萬噸占世界產(chǎn)量比，占世界產(chǎn)量比，%MIDREX MIDREX 3862386259.9359.93HYL/EnergironHYL/Energiron79979912.4012.40煤基回轉(zhuǎn)窯煤基回轉(zhuǎn)窯1733173326.8926.89轉(zhuǎn)底

29、爐轉(zhuǎn)底爐0 00 0世界合計世界合計64446444100.00100.00八、八、 世界直接世界直接(zhji)(zhji)還原工藝還原工藝現(xiàn)狀現(xiàn)狀 1.2009 1.2009年世界直接年世界直接(zhji)(zhji)還原鐵生產(chǎn)各工藝的產(chǎn)量還原鐵生產(chǎn)各工藝的產(chǎn)量第39頁/共59頁第四十頁，共59頁。氣基豎爐產(chǎn)量將繼續(xù)增加氣基豎爐產(chǎn)量將繼續(xù)增加(zngji)(zngji)；20092009年氣基豎爐產(chǎn)量占總產(chǎn)量的年氣基豎爐產(chǎn)量占總產(chǎn)量的72.33% 72.33% ；印度、俄羅斯、中東等地區(qū)正在建設(shè)的氣基豎爐直接還原裝置。印度、俄羅斯、中東等地區(qū)正在建設(shè)的氣基豎爐直接還原裝置。2.世界世界DR

30、I產(chǎn)量產(chǎn)量(chnling)持續(xù)增加，氣基豎爐占主導(dǎo)地位。持續(xù)增加，氣基豎爐占主導(dǎo)地位。 第40頁/共59頁第四十一頁，共59頁。3.煤制氣煤制氣-豎爐直接豎爐直接(zhji)還原為直接還原為直接(zhji)還原鐵生產(chǎn)開辟了新途徑。還原鐵生產(chǎn)開辟了新途徑。傳統(tǒng)氣基豎爐還原以天然氣為能源，氣基豎爐發(fā)展受到制約；傳統(tǒng)氣基豎爐還原以天然氣為能源，氣基豎爐發(fā)展受到制約；南非以南非以COREXCOREX還原尾氣作為還原尾氣作為MidrexMidrex豎爐還原氣豎爐還原氣, ,煤制氣煤制氣豎爐工藝技豎爐工藝技術(shù)是可行的；術(shù)是可行的； 墨西哥墨西哥HYLHYL公司提出的公司提出的HYL/EnergironH

31、YL/Energiron工藝直接工藝直接(zhji)(zhji)使用焦爐煤使用焦爐煤氣、合成氣、煤制成氣為還原氣的技術(shù)。氣、合成氣、煤制成氣為還原氣的技術(shù)。 第41頁/共59頁第四十二頁，共59頁。4.回轉(zhuǎn)窯法近年來在印度得到回轉(zhuǎn)窯法近年來在印度得到(d do)發(fā)展。發(fā)展。20092009年，印度約年，印度約300300多條多條1.01.03.03.0萬噸萬噸/ /年的回轉(zhuǎn)窯在運行年的回轉(zhuǎn)窯在運行 ；DRIDRI產(chǎn)量達到產(chǎn)量達到(d do)1620(d do)1620萬噸，占世界煤基回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的萬噸，占世界煤基回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的93.5% 93.5% ；使世界煤基回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量占世界使世界煤基回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量

32、占世界DRIDRI總產(chǎn)量總產(chǎn)量26.89% 26.89% 。5.轉(zhuǎn)底爐是直接還原轉(zhuǎn)底爐是直接還原(hun yun)發(fā)展的熱點、流化床法發(fā)展受挫。發(fā)展的熱點、流化床法發(fā)展受挫。轉(zhuǎn)底爐是直接還原發(fā)展的熱點，但至今未見有生產(chǎn)煉鋼用轉(zhuǎn)底爐是直接還原發(fā)展的熱點，但至今未見有生產(chǎn)煉鋼用DRIDRI實現(xiàn)工實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的報道；業(yè)化生產(chǎn)的報道； 已建成的流化床法工業(yè)化裝置產(chǎn)量僅為設(shè)計生產(chǎn)能力的已建成的流化床法工業(yè)化裝置產(chǎn)量僅為設(shè)計生產(chǎn)能力的50%50%左右。流化左右。流化床法占世界總產(chǎn)量不足床法占世界總產(chǎn)量不足1.0%1.0%。2014年9月第42頁/共59頁第四十三頁，共59頁。九、九、 我國直接還原的現(xiàn)狀

33、我國直接還原的現(xiàn)狀 1.受高品位鐵礦、天然氣資源短缺的制約，我國直受高品位鐵礦、天然氣資源短缺的制約，我國直接還原鐵生產(chǎn)接還原鐵生產(chǎn) 發(fā)展緩慢發(fā)展緩慢 ；多年來，直接還原的發(fā)展熱潮持續(xù)強；多年來，直接還原的發(fā)展熱潮持續(xù)強勁，但成效勁，但成效 甚微，至今我國甚微，至今我國DRI年生產(chǎn)量未超過年生產(chǎn)量未超過60萬噸。萬噸。 2.我國回轉(zhuǎn)窯直接還原技術(shù)成熟，結(jié)圈問題已得到我國回轉(zhuǎn)窯直接還原技術(shù)成熟，結(jié)圈問題已得到解決解決(jiju)，生產(chǎn)指，生產(chǎn)指 標世界領(lǐng)先；天津鋼管廠在引進標世界領(lǐng)先；天津鋼管廠在引進DRC技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行了大上，進行了大 量改造，技術(shù)上有了重大進步，年產(chǎn)量最高超過量

34、改造，技術(shù)上有了重大進步，年產(chǎn)量最高超過設(shè)計產(chǎn)設(shè)計產(chǎn)20%， 煤耗（褐煤）僅煤耗（褐煤）僅850900 kg/t DRI，產(chǎn)，產(chǎn)TFe94.0%， 金屬化率金屬化率 93.0%，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)指標世界領(lǐng)先。，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)指標世界領(lǐng)先。 3. 隧道窯法在我國異常發(fā)展隧道窯法在我國異常發(fā)展 ； 4. 轉(zhuǎn)底爐法發(fā)展迅速轉(zhuǎn)底爐法發(fā)展迅速 ; 5. 煤制氣煤制氣豎爐倍受關(guān)注豎爐倍受關(guān)注 。2014年9月第43頁/共59頁第四十四頁，共59頁。十十MIDREXMIDREX工藝工藝1.MIDREX1.MIDREX工藝的發(fā)展工藝的發(fā)展 從從1936 1936 年開始，美國表面燃燒年開始，美國表面燃燒公司開展了天然氣

35、豎爐直接還原工藝（即公司開展了天然氣豎爐直接還原工藝（即Midrex Midrex 工藝）的研究和試驗工作，工藝）的研究和試驗工作，1966 1966 年在俄勒岡鋼廠建立了直徑年在俄勒岡鋼廠建立了直徑450 mm450 mm，日產(chǎn)，日產(chǎn)1.5 1.5 噸的試驗裝置。試驗成功后，于噸的試驗裝置。試驗成功后，于1969 1969 年在該廠建立起兩套直徑年在該廠建立起兩套直徑3.7 m 3.7 m 的生產(chǎn)裝的生產(chǎn)裝置，每套年產(chǎn)量為置，每套年產(chǎn)量為15 15 萬噸。萬噸。1971 1971 年為聯(lián)年為聯(lián)邦德國科夫公司建立起年產(chǎn)邦德國科夫公司建立起年產(chǎn)40 40 萬噸的直接萬噸的直接還原鐵生產(chǎn)廠。從此還

36、原鐵生產(chǎn)廠。從此(cngc)(cngc)，Midrex Midrex 工工藝在世界上迅速發(fā)展，已成為技術(shù)成熟，藝在世界上迅速發(fā)展，已成為技術(shù)成熟，生產(chǎn)量最大的直接還原煉鐵工藝，目前單生產(chǎn)量最大的直接還原煉鐵工藝，目前單體爐最大產(chǎn)能達到體爐最大產(chǎn)能達到170170萬噸萬噸/ /年。年。2014年9月第44頁/共59頁第四十五頁，共59頁。2Midrex直接還原直接還原(hun yun)工藝的基本原理工藝的基本原理天然氣的裂化天然氣的裂化 鐵礦石的還原鐵礦石的還原(hun yun) 海綿鐵滲碳海綿鐵滲碳天然氣的裂化：天然氣的裂化： CH4+H2O=CO+3H2 CH4+CO2=2CO+2H2鐵礦石

37、的還原鐵礦石的還原(hun yun)反應(yīng)反應(yīng): Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O滲碳反應(yīng)：滲碳反應(yīng)： Fe+2CO=Fe3C+CO2赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4天然氣CH4天然氣裂化還原氣CO+H2海綿鐵Fe+Fe3C爐頂氣CO+H2O+第45頁/共59頁第四十六頁，共59頁。3Midrex工藝流程工藝流程(n y li chn)的介紹的介紹工藝流程簡要工藝流程簡要(jinyo)介紹介紹 天然氣經(jīng)過煤氣預(yù)熱器預(yù)熱，然后進入煤天然氣經(jīng)過煤氣預(yù)熱器預(yù)熱，然后進入煤氣重整爐進行裂化產(chǎn)生還原性氣體，還原性氣重整爐進行裂化產(chǎn)生還原性氣體，還原性氣體由豎爐中間

38、部位進入爐內(nèi)與上部裝入的氣體由豎爐中間部位進入爐內(nèi)與上部裝入的鐵料發(fā)生反應(yīng)，形成海綿鐵，經(jīng)過滲碳反應(yīng)鐵料發(fā)生反應(yīng)，形成海綿鐵，經(jīng)過滲碳反應(yīng)與冷卻由下部排出。爐頂氣經(jīng)過凈化處理一與冷卻由下部排出。爐頂氣經(jīng)過凈化處理一部分用于重整爐的加熱，一部分返回重整爐部分用于重整爐的加熱，一部分返回重整爐參與氣體重整。參與氣體重整。鐵料的組成鐵料的組成礦石或氧化球團或氧化球團礦石或氧化球團或氧化球團+塊礦塊礦還原性氣體的主要成分還原性氣體的主要成分CO+H284% CH45% H202% CO21% N 2 約約0.5%第46頁/共59頁第四十七頁，共59頁。十一、十一、HYL直接還原工藝直接還原工藝1.HY

39、L直接還原工藝的發(fā)展直接還原工藝的發(fā)展 HYL 直接還原工藝是墨西哥直接還原工藝是墨西哥HYLSA 公司于公司于20世紀世紀50年代年代初開發(fā)并研究成功的。初開發(fā)并研究成功的。1957 年第一座日產(chǎn)年第一座日產(chǎn)200 噸直接還原鐵噸直接還原鐵的生產(chǎn)裝置在墨西哥蒙特雷（的生產(chǎn)裝置在墨西哥蒙特雷（Monterrey）建成投產(chǎn)。該工藝）建成投產(chǎn)。該工藝以天然氣、水蒸氣催化裂解氣為還原劑，采用以天然氣、水蒸氣催化裂解氣為還原劑，采用4級固定床反應(yīng)級固定床反應(yīng)罐還原，間隙作業(yè)，生產(chǎn)效率較低，能耗高。罐還原，間隙作業(yè)，生產(chǎn)效率較低，能耗高。 1979 年，年，HYL工藝進行了重大改進，將間歇作業(yè)的工藝進行

40、了重大改進，將間歇作業(yè)的4級反級反應(yīng)罐改為連續(xù)作業(yè)的豎爐，演變?yōu)閼?yīng)罐改為連續(xù)作業(yè)的豎爐，演變?yōu)镠YL工藝，生產(chǎn)效率顯工藝，生產(chǎn)效率顯著提高，能耗大幅度下降。經(jīng)過近著提高，能耗大幅度下降。經(jīng)過近60年的發(fā)展，豎爐直接還年的發(fā)展，豎爐直接還原技術(shù)已日臻成熟，特別在最近幾年取得了較為突出的進步，原技術(shù)已日臻成熟，特別在最近幾年取得了較為突出的進步，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1) 通過加強對原料質(zhì)量的控制，提高還原氣體的溫度通過加強對原料質(zhì)量的控制，提高還原氣體的溫度(wnd)、壓力，改善豎爐內(nèi)煤氣流的分布等一系列措施，使、壓力，改善豎爐內(nèi)煤氣流的分布等一系列措施，使直接還原豎爐

41、的生產(chǎn)率提高了近直接還原豎爐的生產(chǎn)率提高了近25%；第47頁/共59頁第四十八頁，共59頁。2) 將少量高純度氧氣吹入含有甲烷的高溫還原氣中，提高還原氣溫度，使豎爐的生產(chǎn)率約提高將少量高純度氧氣吹入含有甲烷的高溫還原氣中，提高還原氣溫度，使豎爐的生產(chǎn)率約提高20%，節(jié)能近，節(jié)能近5%。這項技術(shù)進一步發(fā)展成為。這項技術(shù)進一步發(fā)展成為NGCOG （天然氣（天然氣焦爐煤氣）豎爐的自重整技術(shù)焦爐煤氣）豎爐的自重整技術(shù)-ZR；3) HYTEMMP 及及HOTLINK 等海綿鐵熱裝技術(shù)的開發(fā)，有效地利用了海綿鐵的顯熱，減少了海綿鐵輸送和貯存過程中的再氧化和粉化，使電弧爐噸鋼電耗降低等海綿鐵熱裝技術(shù)的開發(fā)，

42、有效地利用了海綿鐵的顯熱，減少了海綿鐵輸送和貯存過程中的再氧化和粉化，使電弧爐噸鋼電耗降低(jingd)了了120140 kWh，電極消耗減少了，電極消耗減少了0.50.6 kg；4) 熱壓塊海綿鐵（熱壓塊海綿鐵（HBI）技術(shù)的開發(fā)，使直接還原鐵的儲存和運輸，特別是海上運輸變得更加便利，更加廣泛地開辟了世界范圍的海綿鐵市場。）技術(shù)的開發(fā)，使直接還原鐵的儲存和運輸，特別是海上運輸變得更加便利，更加廣泛地開辟了世界范圍的海綿鐵市場。第48頁/共59頁第四十九頁，共59頁。2.HYL工藝工藝(gngy)的基本的基本原理原理在催化劑的條件下天然氣與蒸汽在催化劑的條件下天然氣與蒸汽(zhn q)的反應(yīng)的

43、反應(yīng) ：CH4+H2O=CO+3H2 CO + H2O =CO2+ H2鐵礦石的還原反應(yīng)鐵礦石的還原反應(yīng): Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4天然氣+水蒸氣CH4天然氣裂化(li hu)還原氣CO+H2海綿鐵Fe+Fe3C爐頂氣CO+H2O+第49頁/共59頁第五十頁，共59頁。3.HYL法的工藝流程法的工藝流程(n y li chn) 天燃氣與水蒸氣在重整爐中經(jīng)催化反應(yīng)產(chǎn)生還原(hun yun)性氣體，還原(hun yun)性氣體從豎爐中下部進入爐內(nèi)，與由上而下的鐵料發(fā)生還原(hun yun)反應(yīng)，形成海綿鐵，爐頂氣經(jīng)脫

44、除CO2、水蒸汽后與重整爐產(chǎn)生的還原(hun yun)氣混合作為新的還原(hun yun)氣循環(huán)使用。鐵料的組成 礦石或氧化球團或氧化球團+塊礦還原(hun yun)氣體的主要成分脫除CO2H2 CO CO2 H2O CH4 N274% 13% 3.3% 1.4% 7.0% 4.2%不脫除CO2H 2 CO CO2 H 2O CH4 N 257% 22% 15% 1.6% 4.4% 第50頁/共59頁第五十一頁，共59頁。十二、十二、 HYL直接還原工藝特點及與直接還原工藝特點及與MIDREX工藝的區(qū)別工藝的區(qū)別 HYL制氣部分和還原部分相互獨立制氣部分和還原部分相互獨立,MIDREX豎爐爐頂

45、氣與天然氣混合，共同進入重整爐制取還原氣，還原豎爐和制氣設(shè)備是相互聯(lián)系，互相影響的。而豎爐爐頂氣與天然氣混合，共同進入重整爐制取還原氣，還原豎爐和制氣設(shè)備是相互聯(lián)系，互相影響的。而HYL豎爐爐頂氣經(jīng)脫水和脫二氧化碳后，直接與重整爐內(nèi)出來的氣體混合制成還原氣，還原設(shè)備和制氣設(shè)備相互獨立。因此豎爐爐頂氣經(jīng)脫水和脫二氧化碳后，直接與重整爐內(nèi)出來的氣體混合制成還原氣，還原設(shè)備和制氣設(shè)備相互獨立。因此HYL工藝具有以下特點：工藝具有以下特點：(1)HYL豎爐選擇配套的還原氣發(fā)生設(shè)備有很大的靈活性，除天然氣外，焦爐煤氣、煤發(fā)生氣、豎爐選擇配套的還原氣發(fā)生設(shè)備有很大的靈活性，除天然氣外，焦爐煤氣、煤發(fā)生氣、

46、COREX尾氣尾氣(wi q)等都可成為還原氣的原料氣；等都可成為還原氣的原料氣；(2)重整爐處理氣量變小，每噸海綿鐵僅為重整爐處理氣量變小，每噸海綿鐵僅為475m3 ，這使，這使HYL工藝重整爐體積小，造價低。而工藝重整爐體積小，造價低。而MIDREX工藝重整爐處理氣體體積為每噸海綿鐵工藝重整爐處理氣體體積為每噸海綿鐵1810 m3 ；第51頁/共59頁第五十二頁，共59頁。(3)可以處理硫含量較高的鐵礦。而可以處理硫含量較高的鐵礦。而MIDREX豎爐對鐵礦的硫含豎爐對鐵礦的硫含量有一定限制，否則量有一定限制，否則(fuz)含硫爐頂氣進入重整爐將造成裂解含硫爐頂氣進入重整爐將造成裂解催化劑失

47、效。催化劑失效。還原氣中氫氣含量高還原氣中氫氣含量高 通過天然氣和水蒸汽在重整爐中催化裂解生產(chǎn)還原氣，因此通過天然氣和水蒸汽在重整爐中催化裂解生產(chǎn)還原氣，因此還原氣中氫含量高，還原氣中氫含量高，H 2CO為為5.65.9，使，使HYL豎爐中還豎爐中還原氣和鐵礦石的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，入爐還原氣溫度較高，為原氣和鐵礦石的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，入爐還原氣溫度較高，為930 。而。而MIDREX工藝主要是天然氣和豎爐爐頂氣裂解制取工藝主要是天然氣和豎爐爐頂氣裂解制取還原氣，還原氣中氫含量相對較低，還原氣，還原氣中氫含量相對較低，H2CO為為1.55，使，使MIDREX豎爐中還原氣和鐵礦石的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，還原

48、氣溫豎爐中還原氣和鐵礦石的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，還原氣溫度不能太高，為度不能太高，為840 。第52頁/共59頁第五十三頁，共59頁。操作壓力高操作壓力高 HYL豎爐操作壓力為豎爐操作壓力為0.55 MPa，采用，采用(ciyng)高壓操作，豎爐爐頂和爐底均采用高壓操作，豎爐爐頂和爐底均采用(ciyng)球閥密封。為了實現(xiàn)全密封操作，爐頂和爐底均設(shè)有間歇式工作的壓力倉。鐵礦石首先通過爐頂料倉加入爐頂壓力倉中，然后將鐵礦石再加入碟形倉中，壓力倉上下球閥切換開閉，保持煤氣不外漏，通過碟形倉下的四個布料管將鐵礦石加入爐內(nèi)。由于采用球閥密封。為了實現(xiàn)全密封操作，爐頂和爐底均設(shè)有間歇式工作的壓力倉。鐵礦石首先通過爐頂料倉加入爐頂壓力倉中，然后將鐵礦石再加入碟形倉中，壓力倉上下球閥切換開閉，保持煤氣不外漏，通過碟形倉下的四個布料管將鐵礦石加入爐內(nèi)。由于采用(ciyng)