officex操作流程及工艺的比较

officex操作流程及工艺的比较

1cox设备投入运转cox技术是世界上唯一实现工业生产的融合恢复和铸铁技术。采用块矿或球团矿和不规则精炼，不需要精炼设备或焦圈。到目前为止,先后已有5套COREX设备投入运转,设备型号由C-1000提升为C-2000,年产能力从30万t提高到60~80万t。本文重点对COREX技术的最新进展及发展趋势进行阐述。2熔融气回收和还原为还原采矿COREX技术的研究始于20世纪70年代末,由奥钢联和西德杜塞道尔科富(Korf)工程公司联合开发,在德国的凯尔(Kehl)建造了1套200t/d的中间试验设备,1981~1987年在此设备上又进行了6000h以上的10个炉役的试验,使COREX发展到工业成熟阶段。COREX生产工艺流程:块矿、烧结矿、球团矿或这些原料的混合物,通过一个封闭漏斗系统装入到还原竖炉中,在此,这些原料被逆向流动的还原气体还原成金属化程度大约93%的直接还原铁(DRI)。螺旋卸料器将DRI从还原竖炉传送到熔融气化炉中,在此,除了进行其他冶金和炉渣反应外,还进行最终还原和熔化。然后,像在普通高炉上的操作一样,进行出铁和出渣。从用煤流程的观点来看,这种方法可通过一个封闭漏斗系统直接将非炼焦煤装入熔融气化炉中,与喷入熔融气化炉中的氧气燃烧,生成高效还原气。由于熔融气化炉圆顶中的温度超过1000℃,因此在脱除挥发分期间从煤中释放出来的碳氢化合物,立即分解为一氧化碳和氢,不需要的焦油和酚等副产品被消除了,因此也就不可能释放到大气中。熔融气化炉中存在的还原气主要由含有煤粉、灰尘和铁尘的CO和H2组成,灰尘大部分可在热煤气旋风除尘器中从气流中去除,通过添加冷煤气,还原气温度可调整到最佳工作范围800~850℃。离开热煤气旋风除尘器之后,还原气通过一个环形风管被吹入到还原竖炉中,以对流方式来还原铁矿石。炉顶煤气随后在洗涤器中进行冷却和净化,经过洗涤器冷却和净化之后的煤气可作为一种高价值的输出气体,广泛用于发电、生产DRI、钢铁厂内设备加热以及生产合成气体等。3第二套20t到目前为止,先后已有5套COREX设备投入运转,第一套于1989年在南非伊斯科公司比勒陀利亚厂建成投产,型号为C-1000,设计日产铁量1000t;第二套于1995年11月在韩国浦项钢铁公司(POSCO)投产,型号为C-2000,设计日产铁量2400t;第三套于1998年12月底在南非萨尔达尼亚钢公司(SALDANHA)投产,型号C-2000;第四、五套分别于1999年8月和2001年4月在印度京德勒公司(JVSL)投产,型号均为C-2000。除第一套设备已停产外,目前其他4套设备都在运转中。3.1试验结果及设备浦项于1992年12月签定了首套COREXC-2000设备合同,从1994年4月开始约用了19个月时间,完成了全部设备的安装工作,1995年11月投产,设备年产能力为80万t。浦项于1997年5月签发了最终验收证书。在设备操作的第一年,进行了长期的原燃料试验,以确定煤炭与矿石的不同配比。以不同的混合比对几种不同质量的块矿和球团矿进行了试验,这些球团矿和块矿的化学成分见表1。对几种煤的混合料(见表2)进行了试验,POSCO更喜欢使用MountThorley和SouthBlackwater煤的混合煤,这些煤的特点在于灰分低、挥发分高和含硫量低。为了纠正工艺过程参数的某些偏差或稳定工艺条件,开始时也规定部分的焦炭与上述煤混合料一起装入炉内,后来主要在停炉前、后采用添加焦炭的方法来调整工艺过程。1997年,生产设备实现了最大产量。在主要使用球团矿作原料时,铁水最大日产量达到了2480t。设备的物料消耗、产量、铁水质量及设备作业率见表3。该套COREXC-2000设备在投产以后的前几周里,遇到了设备机械方面的问题,通过对原料处理、水处理、还原炉直接还原铁卸料等设备进行改进,使设备调整至最佳状态。浦项COREX设备第一代炉役生产了5年零9个月,共生产出产品质量与高炉炼铁相同的铁水350万t。2001年8月,浦项投资194亿韩元(约合1.24亿元人民币),开始对该设备进行大修。在替换了COREX设备的外壳和耐火材料后,该设备于2001年10月末重新投产。浦项利用其第一代炉龄中所积累的操作技术和设备设计技术,将第二代炉龄设计为10年以上。3.2midrex直接还原工艺南非伊斯科公司萨尔达尼亚钢厂1995年12月订购了1套COREXC-2000生产设备,1998年12月31日投产运行,主要使用当地的块矿和煤炭,年产铁水65万t。与浦项不同的是,萨尔达尼亚钢厂COREX设备的输出煤气经改质后,在MIDREX直接还原设备中生产直接还原铁。MIDREX直接还原设备设计年产直接还原铁80万t,由VAI、MIDREX和LINDE联合建造的这种直接还原设备在COREX装置调试后约3个月内投产。生产的铁水与直接还原竖炉中生产的直接还原铁一起在150t双炉壳电弧炉中作进一步的处理。利用铁水和直接还原铁取代废钢,就能以较低的能耗在电炉车间里生产高质量的钢,用薄板坯连铸机和轧机每年生产约123万t热轧带卷。萨尔达尼亚钢厂是世界上第一条紧凑、连续、高效的钢铁生产线,也是将当代最先进的钢铁生产工艺技术组合而成的钢铁厂,经过两年多生产实践,萨尔达尼亚钢厂显示了巨大的优越性。(1)对钢铁污染进行了高度控制，并基本上实现了不排放熔融还原和直接还原装置产生的废气少部分供轧钢加热炉作燃料,其余绝大部分气体经吸收CO2和脱水后再生利用。(2)均热炉钢坯出炉场炼铁和炼钢共用一环形操作室,一侧对COREX出铁场,一侧对CONARC电炉炼钢平台,连铸坯经在线切割后进入均热炉(缓冲能力为2h),钢坯出炉后直送连轧机,经粗轧、精轧、冷却后成热轧带卷。(3)萨尔达资本开发项目,主要是c-2000年从矿石到热轧带卷生产周期16h,为传统生产周期(约100h)的1/6。人均劳动生产率达到1700t/(人·a),为高炉-转炉流程钢铁厂的2倍。但是,作为全新流程的钢铁厂也还存在着若干问题需要解决。2002年5月,萨尔达尼亚钢厂按韩国经验对C-2000COREX装置停产大修,仅在COREX炉成功换衬3个月后(2002年8月),钢厂就达到月产10万t设计能力。2002年10月,该厂曾创下104662t的月产量记录,12月再创106132t月产量记录,该厂还创造了6个月月均生产101370t的记录。这不仅证明了换衬工作成功,还证明了该厂先进技术是完全有效的。萨尔达尼亚钢厂仍将继续以持续改进为最主要的目标,降低成本,使其处在全球最低水平,并提高产量,超越设计产能。3.3京德勒condth煤粉设备的使用印度京德勒公司建成的COREXC-2000厂被认为是最现代化、生产效率最高且对环境最友好的钢铁厂,年产能力达160万t。该厂由2套COREXC-2000设备组成,可生产优质铁水,每套设备年产能力为80万t。输出煤气用于邻近两个电厂的发电,另外还用于年产300万t球团矿厂的生产。京德勒1号COREXC-2000设备于1999年8月8日投产运行。经过开工初期的平稳运行和铁水质量的稳定期,生产率开始稳步提高。开始运行后的第四个月达到设计生产能力,此后,其在产量、各项消耗指标、工厂开工率和铁水质量等指标上都表现优异。值得一提的是,京德勒的COREX设备表现比在南非和韩国运行的同类设备要好许多。京德勒2号COREXC-2000生产设备于2001年4月15日开始运行,投产仅7天之后,产能已超过91t/h的额定水平,实际达到100t/h,创下新记录。设备生产3星期之后,即2001年5月10日,VAI公司便收到来自客户最终对设备运行满意的认可通知书,因此创下全面接管COREXC-2000型设备的一项新记录。京德勒公司使用印度国内的球团矿和铁矿,表4为目前COREX设备所用原料的主要成分分析。通常认为半焦床层(熔融气化炉中的稳定床层)顶部的富余热量可用于还原铁矿粉,因此,京德勒COREX设备的熔融气化炉中直接加入了细的铁矿粉(6~12mm)。除了铁矿粉,球团粉、石灰石粉和白云石粉(小于6mm)也通过输煤管线加入到炉内,这样不仅提高了铁水产量,还有助于更均衡地控制工艺参数,控制石灰石粉和白云石粉的加入量可以在3~4h内精确调节炉渣碱度。按月平均计算,最多有15.5%的总含铁原料可用铁矿粉替代。京德勒公司从澳大利亚、南非和中国进口煤,表5是一些有代表性的COREX用煤分析结果。这些煤都在试验室中做过试验,并被证明都可用于COREX。在过去两年中,京德勒的COREX使用过10种以上的不同煤种,既有单种煤,也有两种或三种煤的混合煤。从表5可以看出,COREX用煤的挥发分和灰分范围很广,分别为20%~34%和9%~14%,另外其他半焦反应性和反应后强度等指标的分布范围也很广。一种高挥发分的煤和一种低挥发分的煤配合在一起可以使总挥发分控制在30%左右,同样也可以将高灰煤与低灰煤配在一起以使配合煤的灰分保持适中。京德勒两套COREX装置的操作实绩列于表6。4浦项、萨尔达尼和北京德乐设备的相关指标的比较根据获得的数据,现将目前4套运转中的COREX设备有关指标比较如下。(1)该设备于竣工后18个月内推出由图1可见,萨尔达尼亚钢厂设备燃料比和耗氧量较高,其他三套设备燃料比持平,而浦项设备燃料中焦炭比例最低。(2)套设备的燃料比和耗氧量由图2可见,经过一段时间运转后,京德勒2套设备的燃料比和耗氧量较低,不过,这2套设备燃料比中焦炭比例约有3%的差距,其他2套设备指标相差不大。5应该注意的是，x射线技术的优点和应引起注意采用COREX工艺生产铁水,在成本、操作和环保等方面具有明显的优点,在规模、炉龄等方面的不足应引起注意,并采取相应的措施。5.1x射线提取技术的优点(1)废水中酚类、硫化、灰渣废水及废水中酚类、硫化、氨类排放物的数量根据有关资料,COREX和高炉两种工艺的SO2、NOX、灰尘排放量以及废水中酚类、硫化物、氨的排放物数量,前者比后者要低得多,两者的比较情况如图3、4所示。(2)非炼焦煤的用量与高炉工艺相比,COREX工艺可以使用较高比例的非炼焦煤,焦炭用量少(120~170kg/t),质量要求也相对较低,并可使用15%左右的粉矿。(3)高炉流程和cox流程投资及定员情况在相同的生产能力下,与高炉相比,COREX更为复杂及庞大,如果不包括氧气站,其投资要多30%,如果包括氧气站,投资则要多60%。但是,COREX工艺不建焦炉,与高炉加焦炉流程相比,COREX投资约低10%。以年产150万t铁水为例,高炉流程和COREX流程的投资及定员情况见表7。由表可见,高炉工艺的吨铁投资为625DM/t,而COREX工艺为510DM/t,与高烧焦炼铁工艺相比,COREX工艺的吨铁投资低18.4%,所需人员少56.5%。在生产成本方面,Dr.H.Wiesinger(赫斯特·魏辛格)载文指出,在印度京德勒公司,COREX生产成本比常规高炉低15%~25%,而铁水质量完全相同。(4)利用煤气COREX炼铁工艺的副产品是含有大量CO和H2,含杂质很低,这种煤气纯净、热值高,可以用来生产DRI,生产DRI的尾气又可以用于发电或给钢厂的加热炉或其他设备进行加热,实现煤气的多级利用。(5)生产调节是灵活的COREX生产工艺可在几小时内调整铁水和炉渣的成分,设备停工和重新开工比较容易,生产调节比较灵活。(6)浦项、奥钢联的研究开发现代高炉发展了600多年,已趋于成熟,而COREX工艺诞生才24年,处于技术成长期,还有很大的发展空间。浦项和奥钢联还积极进行开发,目前已形成利用粉矿直接生产铁水的FINEX新工艺。通过对COREX工艺的开发,完全可以进一步开发煤气使用技术,并形成拥有自主知识产权的新工艺和专有技术。5.2使用x技术的不足和设备清洁(1)与电能dri设备的配套使用目前运转的4套COREX设备,型号均为C-2000,设计年产量为80~100万t,对规模大的钢铁厂难以单独提供铁水,同时,MIDREX设备生产的DRI,要与电炉或电转炉配套使用。(2)运营率低于高终集中高炉作业率可高达98.5%,而COREX仅为92%~94.7%,比高炉要低。(3)c-2000停工浦项C-2000设备的停产检修根据炼钢厂的计划而定,开始时每隔10~14天进行检修一次,即炼钢厂检修,C-2000相应停产8~12h;以后浦项决定将C-2000停产检修时间延长到21天一次。浦项COREX设备第一代炉役生产了5年零9个月,2001年8月对设备进行大修后,将第二代炉龄设计为10年以上,这一寿命仍只有先进高炉的一半左右,目标能否达到,还有待实践证明。(4)氧气消耗很大高炉配套鼓风机,而COREX设备要配套大型制氧机,C-2000设备需要制氧设备7.6万m3/h,投资较大。(5)实现煤气充分利用的装置C-2000生产设备产生煤气220000m3/h,这种煤气热值高(7500~8000kJ/m3),只有实现煤气的充分利用,COREX才有较好的经济效益。6成本、操作和环保COREX工艺是一种炼铁前沿技术,可以使用铁矿和非焦煤生产出优质铁水,在成本、操作和环保等方面具有明显的优点。随着COREXC-3000设备的设计并达到实际应用,必将进一步显示规模经济效益的优越性,而将COREX技术与薄板坯连铸连轧组成的全新流程的紧凑连续型绿色钢厂前景也是光明的。6.1finex试验在浦项和奥钢联联合研究和开发项目中,共同探讨在COREX工艺中添加粉矿处理的可能性,为此,浦项在C-2000COREX装置中进行了喷吹矿粉试验,粉矿喷吹速率已达3.1t/h,直接利用粉矿比例可增至15%。京德勒的生产表明,铁矿粉用量也可达到15.5%。作为COREX技术的进一步发展,浦项和奥钢联还积极进行开发利用粉矿直接生产铁水的FINEX新工艺。这种新工艺完全利用粉矿,不需进一步处理,因此大幅度降低了铁水成本,可以把粉尘和有害物质排出,减少到高炉炼铁工艺的十分之一。在一台日产15t的试验设备已获得良好效果基础上,在浦项钢铁公司建造了一台日产150t中间试验设备,已于1999年5月投入运行,进入实验阶段,对工艺操作参数进行考察和确认。2001年1月,浦项建造了年产能力为60万t的FINEX示范厂,计划于2003年5月投产。按照规划,到2010年,FINEX法将逐步取代浦项炉龄到期的高炉。6.2c-400在浦项的放大作用年产能30万t的伊斯科COREXC-1000设备是将德国凯尔COREX中间试验厂规模按照1∶5比例放大,而浦项是将C-1000按1∶2比例进行放大。根据来自工程设计、扩大生产能力和日常生产经验,COREX技术的下一个里程碑将是C-3000设备的诞生。该装置已经设计,可达到实用阶段,年产生铁量可提高到90~120万t。6.3焦炉/高炉工艺低COREX