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非高炉炼铁之熔融还原(三)

作者: 发布时间:2018-05-15 浏览次数:2427
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  四、 COREX流程存在问题
  1.COREX流程不属于无焦炭炼铁流程
  目前已投产的几座COREX流程其生产操作依然离不开焦炭(占煤耗的15%~25%),熔融气化炉内存在明显的焦床,不仅在熔融气化炉中要加入焦炭,在还原竖炉中也需要配加焦炭,以保证竖炉的物料顺行。宝钢C-3000吨铁的焦炭加人量达到260kg,而且还使用了优质焦炭。随着更多的信息公布,印度的C-2000吨铁焦炭的加入量实际上也达到200kg。
  COREX流程宣传的无需焦炭炼铁,指的是不建焦化厂,焦炭可以购买,转移了流程的焦炭环境评价负担。
  2.COREX工艺对矿石的质量要求严格
  粉末大量入炉或粒度不均匀会造成竖炉料柱透气性恶化以及煤炭流化床粉尘量过高,粒度太大则影响还原和加热速度。因此入炉矿以中等的均匀粒度为佳(8~30mm),由于优质天然矿很少,实际上还是在使用熟料。目前主要使用氧化球团矿,部分使用烧结矿。
  3. COREX对煤种的要求较高
  COREX对煤的要求较高,我国很多煤种不宜使用,另外COREX存在粉煤如何利用的问题。当今采煤大多已机械化,原煤中含粉率较高,COREX要求使用块煤将是一个潜在问题,且块煤在储运过程中,产生粉末是不可避免的。目前宝钢正在攻关型煤技术以及熔融气化炉喷煤技术,以降低优质煤矿的使用量。
  4. 产能由于预还原竖炉采用块矿,气固接触面积较小,反应速度慢,而熔融气化炉的反应速度很快,造成预还原炉和终还原炉的生产效率很难匹配。竖炉与熔融气化炉的容积超过4000m3,COREX流程的设备综合利用系数仅为0.9t/(m3·d),大大低于高炉的利用系数。
  5. COREX煤耗
  由于进入预还原竖炉的煤气温度低,还原动力学差,导致吨矿气量消耗大,熔融气化炉要完成3项任务:①继续还原竖炉出来的中等金属化率球团;②熔化炉渣和球团;③产生竖炉预还原所需要的煤气成分及煤气流量。目前COREX的吨铁综合燃料比约为1000kg,远高于高炉流程,在能耗、排放等多方面,目前还无法与高炉流程竞争。
  6. COREX流程的环保性COREX在宣传环保优势时,忽略了自身需要的焦炭、烧结矿、氧化球团的环境负荷情况。炼铁环保中,焦化、烧结(球团)是废气、粉尘排放的主要源泉。如果单拿COREX与高炉主体相比,在SOx、NOx上COREX并不占优势,相反COREX本体的燃料比高于高炉,CO2排放( 2800kg/t)也远高于高炉本体(1400kg/t)。
  7. COREX的作业率
  宝钢COREX熔融还原设备,自2007年11月出铁以来C-3000的作业率一直不高,离设计指标95.89%,相差甚远。除了新设备熟悉需要一个过程外,C-3000的还原竖炉事故率***高,以竖炉粘结与热螺旋故障为主等。
  8. COREX的经济性
  宝钢C-3000设备的利用系数低,吨铁固定投资相当高昂,包括大型制氧机、煤气增压机等。C-3000的操作成本也是相当高昂的:燃料比过高,并且都为价格高昂的优质焦炭与块煤,另外,还要消耗550Nm3/t的氧气。C-3000当然还产生大量优质煤气,可以发电或用于其他用途。但是其发电效益不明朗,正常火力发电使用质量一般的电煤,而用C-3000的尾气发电,用的是价格高昂的焦炭和优质块煤。
  因此,COREX绝对不是所报道的先进炼铁流程,由于工艺不当,需要使用大量优质燃料,结果产生充足的富余煤气。作为末端治理,富余煤气用于发电或蒸汽,实属无奈之举。
  为什么COREX的冶炼指标不够先进,主要原因为:熔融气化炉出来的高温煤气(1150℃),进竖炉温度约850℃,气基还原***快的阶段被浪费,反应动力学条件变差,其竖炉预还原效率不足1t/(m3·d),是流程的速度瓶颈。若进气温度过高,则容易引起竖炉粘结,物料顺行困难;进气温度过低,还原动力学还会进一步恶化。目前C-3000竖炉在添加焦炭情况下,球团金属化率只能维持在60%左右,与宝钢大高炉软熔带上部的金属化率相当。低的球团金属化率,则在熔融气化炉形成过厚的软熔带,这需要提高焦炭加入量以改善透气性与物料顺行。
  综上所述,尽管熔融还原工艺从总体上来说发展得不尽完善,但从长远来看,因为炼焦煤资源必然出现世界性的匮乏,所以发展使用煤炭或不以焦炭为主要燃料的广义熔融还原方法势必具有强大的生命力。从当今熔融还原发展的经验看,将来熔融还原技术不再拘泥于高二次燃烧、低预还原度,而应在开发在不以焦炭为主要燃料的前提下,采用合理的预还原度和合理的二次燃烧率相结合,尽量降低熔融还原工序能耗的熔融还原技术的同时,应确保熔融还原反应器有足够长的冶炼寿命,保证熔融还原技术的经济性。

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