“一步法”煤基直接还原技术探讨

1、ZHONGYE CHANGTIAN INTERNATIONAL ENGINEERING CO., LTD.2021-11-18汇汇 报报 人：胡人：胡 兵兵汇报提纲汇报提纲一、我国直接还原铁一、我国直接还原铁 产业发展现状产业发展现状1.1 生产现状及需求生产现状及需求年200420052006200720082009201020112012世界直接还原铁产量/万吨546056995979672268456200704073307402世界直接还原铁占总铁量比例%7.567.296.857.127.386.806.836.796.79中国直接还原铁产量/万吨434141606060606060

2、中国直接还原铁占总铁量比例%0.160.110.0990.130.1.30.110.100.0950.091中国和世界的直接还原铁产量市场预测：市场预测： 冶炼优质钢需要直接还原铁，世界直接还原铁与电炉钢的冶炼优质钢需要直接还原铁，世界直接还原铁与电炉钢的比例比例为为5.1%，中国仅，中国仅0.1%。 如果按照全球如果按照全球DRIDRI产量和粗钢总量比计算，预测后中国产量和粗钢总量比计算，预测后中国DRIDRI每年每年需求量达需求量达40004000万吨万吨。1.2 我国资源特点我国资源特点天然富块矿极少（贫铁矿占天然富块矿极少（贫铁矿占97%）非焦煤资源丰富非焦煤资源丰富(占煤储量占煤储量

3、65.5%)天然气缺乏天然气缺乏根据需求和根据需求和我国资源特点我国资源特点煤煤基基直直接接还还原原直接还原铁直接还原铁非焦煤为非焦煤为还原剂还原剂铁精矿球团铁精矿球团为原料为原料采用回转窑法先后建设：采用回转窑法先后建设：辽宁喀左的辽宁喀左的2.5万吨万吨/年工业化示范生产线，北京密云冶年工业化示范生产线，北京密云冶金矿山公司的金矿山公司的6.2万吨万吨/年生产线，山东鲁中年生产线，山东鲁中5万吨万吨/年生年生产线，富蕴产线，富蕴 15万吨万吨/年生产线年生产线 ，天津钢管，天津钢管215万吨万吨/年年的戴维的戴维“二步法二步法”生产线生产线 ，目前全部停产。，目前全部停产。生产实践证明：煤

4、基回转窑直还技术还有待探索生产实践证明：煤基回转窑直还技术还有待探索1.3 我国煤基直还生产状况我国煤基直还生产状况二、二、“一步法一步法”煤基直煤基直还还 的生命力的生命力2.1 “一步法一步法”的案例的案例(富蕴富蕴)金昊铁业回转窑金昊铁业回转窑“一步法一步法”直还铁厂直还铁厂1515万吨万吨/ /年生产线年生产线“一步法一步法”设备联接图设备联接图2.1 “一步法一步法”的案例的案例“一步法一步法”直直还还工艺流程图工艺流程图2.2 “一步法一步法”的优势的优势针对上述问题，采用多功能复合粘结剂，开发相匹配的球团制针对上述问题，采用多功能复合粘结剂，开发相匹配的球团制备技术和新型回转窑热

5、工体系，实现一步高温过程生产直接还备技术和新型回转窑热工体系，实现一步高温过程生产直接还原铁。原铁。氧化焙烧固结的球团在氧化焙烧固结的球团在还原过程中产生体积膨还原过程中产生体积膨胀，导致胀，导致粉化较严重、回转窑易结圈粉化较严重、回转窑易结圈传统煤基传统煤基直接还原工艺以膨润土为粘结剂造球直接还原工艺以膨润土为粘结剂造球, ,球团经高温氧化焙烧后入窑还原，因而球团经高温氧化焙烧后入窑还原，因而需要二需要二步高温过程，能耗高、流程长、投资大步高温过程，能耗高、流程长、投资大氧化焙烧球团孔隙率低、冷球入窑时料层升温氧化焙烧球团孔隙率低、冷球入窑时料层升温慢，致使慢，致使球团还原速度慢、回转窑产量

6、低球团还原速度慢、回转窑产量低2.2 “一步法一步法”的优势的优势指指 标标氧化球团直接还原的氧化球团直接还原的国际先进水平国际先进水平“一步法一步法”比较比较单位窑容产量单位窑容产量( (t/m3d) )0.50.8提高提高60入窑煤耗入窑煤耗( (Kg/t.DRI) )860650降低降低24%粉化率粉化率( (%) )1092密云冶金矿山公司直接还原铁厂密云冶金矿山公司直接还原铁厂英国戴维公司技术英国戴维公司技术废气排放减少废气排放减少40%以上以上; ;基建与设备投资减少基建与设备投资减少30%以上以上; ;节省煤节省煤30%左右左右; ;节电约节电约20%; 降低成本降低成本21%2

7、.3 “一步法一步法”存在的问题存在的问题窑尾供煤少，窑头喷射距离长，使得还原不均匀，不合格窑尾供煤少，窑头喷射距离长，使得还原不均匀，不合格球团多，生产不稳定；球团多，生产不稳定；由于挥发分进入冷烟室，使得温度升至由于挥发分进入冷烟室，使得温度升至11001200，容，容易易“结圈结圈”，脱落后造成，脱落后造成“水爆水爆”；窑身仅由窑身仅由10台左右二次风喷嘴供风，沿窑身方向温度场波台左右二次风喷嘴供风，沿窑身方向温度场波动大，易结圈；动大，易结圈；能耗仍然较高，生产规模目前只能达到能耗仍然较高，生产规模目前只能达到15万吨万吨/年，局部年，局部环境差，特别是粉尘污染较大；炉内温度不能实时测

8、控，环境差，特别是粉尘污染较大；炉内温度不能实时测控，容易出现结圈；容易出现结圈；2.4 “一步法一步法”的发展瓶颈的发展瓶颈一步法的瓶颈一步法的瓶颈易结圈易结圈如何避免结圈的危害？如何避免结圈的危害？规模小规模小如何进一步提高产量？如何进一步提高产量？富蕴富蕴生产实践经验，生产实践经验，还原煤的综合理化指标以及稳定性是制约工艺顺畅还原煤的综合理化指标以及稳定性是制约工艺顺畅的主要因素的主要因素；由于原设计不完善，设备故障率高、操作经验不足，以及；由于原设计不完善，设备故障率高、操作经验不足，以及经济危机和企业重组等影响，大部分时间处于停产状态。但从生产运行经济危机和企业重组等影响，大部分时间

9、处于停产状态。但从生产运行结果，特别是结果，特别是20122012年改造后的生产实践证明：年改造后的生产实践证明：“一步法一步法” 仍然具备很强仍然具备很强的生命力，将是未来我国的生命力，将是未来我国DRIDRI生产的重要补充。生产的重要补充。三、三、“一步法一步法”的改进的改进及新技术的开发及新技术的开发3.1 回转窑温度软测量技术及装备研发回转窑温度软测量技术及装备研发一次元件、信号处理单元与隔热装置一次元件、信号处理单元与隔热装置基于生产条件和传热原理，建立回转窑内外温度基于生产条件和传热原理，建立回转窑内外温度修正热工模型，并通过多支热电偶的多空间温度修正热工模型，并通过多支热电偶的多

10、空间温度检测，得到回转窑内部工况温度，从而指导生产检测，得到回转窑内部工况温度，从而指导生产，实现自动控制。，实现自动控制。原理及构造原理及构造环境温度环境温度表面温度表面温度孔内温度孔内温度( (孔预留孔预留) )工程应用实例工程应用实例3.1 回转窑温度软测量技术及装备研发回转窑温度软测量技术及装备研发3.1 回转窑温度软测量技术及装备研发回转窑温度软测量技术及装备研发同类产品比较同类产品比较3.2 多喷孔回转窑新技术的开发多喷孔回转窑新技术的开发多孔窑工艺流程多孔窑工艺流程3.2 多喷孔回转窑新技术的开发多喷孔回转窑新技术的开发工作原理工作原理温度场还原程度场铁精矿成品空气图一沿窑的长度

11、方向，按一定的间距分布径向埋入式烧嘴，二次风由径向风口喷入，其独特设计能够取得对温度的精确控制。3.2 多喷孔回转窑新技术的开发多喷孔回转窑新技术的开发多孔窑作为回转窑生产直接还原铁的主要生产方式，多孔窑作为回转窑生产直接还原铁的主要生产方式，具有以下一些优点：具有以下一些优点：多孔窑的特殊结构，多孔窑的特殊结构，可以对窑内温度进行精确控制，改善温度场分布，提高回转窑利用率，不宜结圈，可以实现设备的大型化；从工艺角度看，从工艺角度看，可以对产生的废气和余热进行循环利用，降低生产能耗，其次，设备的启动时间和从冷却恢复的时间较快，生产率提高；多孔窑适用于不同的原料条件，多孔窑适用于不同的原料条件，允许生球的物化性能在较大幅度的改变，更换原料时亦可以连续生产；燃料的多样性，燃料的多样性，多孔窑可以使用煤、重油和天然气以及这些燃料的混合物，适应性强。四、结论四、结论u直接还原铁技术将是未来钢铁工业的重要发展方向。煤基直接还原铁技术将是未来钢铁工业的重要发展方向。煤基“一步一步法法”符合我国国情，生产实践证明其仍然具备一定的生命力，可符合我国国情，生产实践证明其仍然具备一定的生命力，可以作为以作为DRI生产的补充，应该得到认可和重视。生产的补充，应该得到认可和重视。4 结结 论论u“一步法一步法”