FIOR工藝如圖4—25所示。流程設(shè)有4個流化床反應(yīng)器。流化床外殼材質(zhì)為普通碳素鋼，內(nèi)襯耐火材料。每個流化床都裝有一個不銹鋼氣體分布板和一個旋風(fēng)除塵器。
圖4—25 F10R流程
第一個流化床用于礦粉預(yù)熱，燃料為天然氣或煤氣，助燃劑采用空氣，床內(nèi)操作溫度為760C。經(jīng)過整粒的礦粉在預(yù)熱流化床內(nèi)通過高溫燃?xì)獗患訜嶂吝€原溫度，礦粉中的水分和大部分硫也同時被脫除，隨廢氣排走。
另外三個流化床用于礦粉的還原。經(jīng)過預(yù)熱的礦粉依次進(jìn)入三個還原流化床。最后從第三個還原流化床中排出。還原氣的行進(jìn)路線與礦粉相反，自第三個流化床進(jìn)入，自第一個流化床排出。因此，礦粉周圍的還原性氣氛越來越強。排出第三個流化床時，礦粉已被還原成Rm>90%，溫度為780～790℃的海綿鐵。
海綿鐵經(jīng)過一個有耐火材料襯里的管道，用氣力輸送到熱壓機(jī)喂料倉，通過雙輥熱壓機(jī)加工成高密度海綿鐵壓塊。壓塊質(zhì)量取決于壓輥，當(dāng)壓塊尺寸為108mm×64mm×38mm時質(zhì)量約為9()8g。壓塊冷卻后惰性較強，再氧化趨勢受到抑制。
還原氣由新鮮富氫氣體和循環(huán)還原尾氣混合而成。還原尾氣在排出第一個還原流化床后首先經(jīng)過清洗，以脫除粉塵和水蒸氣，增加還原性氣氛。清洗后的一小部分凈煤氣進(jìn)入燃?xì)庀到y(tǒng)，以維持系統(tǒng)壓力。其余的煤氣經(jīng)加壓后與新鮮富氫氣體混合，形成還原氣。富氫氣體在還原氣轉(zhuǎn)化爐中用天然氣和水蒸氣通過催化裂化反應(yīng)制取。制成的氣體首先通入一個水煤氣反應(yīng)爐，通過水煤氣反應(yīng)增加氣體氫含量。增氫后的氣體導(dǎo)入CO：脫除系統(tǒng)去掉大部分CO2和過剩的H2O。經(jīng)過清洗的新鮮富氫氣體與循環(huán)煤氣混合，形成還原氣。還原氣通過一個還原氣加熱爐預(yù)熱，然后通入還原流化床。表4—13給出了新鮮富氫氣體和還原氣的典型成分。
表4—13 F10R法煤氣成分(％)
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煤氣 |
H2 |
CO |
CH4 |
H2O |
CO2 |
N2 |
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富氫氣 |
85.8 |
3.7 |
6.6 |
3.5 |
0.4 |
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還原氣 |
60 |
7 |
22 |
2 |
4 |
5 |
F10R使用的礦石最好是高品位天然粉礦，脈石含量應(yīng)低于5％。最大粒度應(yīng)小于4.699rnm。小于0．043mm部分不高于20％?！阒v，粉礦售價低于塊礦和氧化球團(tuán)礦。
流程單位時間(h)物料量如下：
礦粉：70t
供應(yīng)轉(zhuǎn)化爐的天然氣：9500~n。
供應(yīng)轉(zhuǎn)化爐的水蒸氣：47000kg
供應(yīng)加熱爐的助燃空氣：20000m3。
產(chǎn)品：45t
富氫氣體產(chǎn)量：34000m3。
下面是幾個重要工藝參數(shù)：
預(yù)熱流化床溫度：780℃
預(yù)熱流化床氣體流速：0.8 m·s-1
還原氣溫度：840℃
還原流化床溫度，
第一個：700℃
第二個：730℃
第三個：790 ℃
還原流化床氣體流速：1.0 m·s-1
系統(tǒng)壓力：1.05 MPa
單位能耗：15.28 GJ(其中電力45 kw·h)
