-----從鲅魚圈二期鋼鐵制造流程選擇談

　　王太炎

　　鞍鋼集團(tuán)公司原副總工程師

　　一、背景

　　鲅魚圈一期工程按原設(shè)計(jì)建成并形成年產(chǎn)650萬(wàn)噸鋼的世界一流的鋼鐵廠，但由于二期工程未建，鲅魚圈鋼鐵廠是個(gè)不完整的鋼鐵廠，或不是最先進(jìn)的鋼鐵廠。因此，鲅魚圈二期工程的建設(shè)，成為鲅魚圈鋼鐵廠的發(fā)展未來(lái)的重要問(wèn)題，引起多方面關(guān)注。

　　鲅魚圈的一期鋼鐵制造流程選用傳統(tǒng)的高爐，轉(zhuǎn)爐流程，由于精心，創(chuàng)新設(shè)計(jì)，建設(shè)。鲅魚圈鋼鐵廠在先進(jìn)鋼鐵廠行列中，獲取多項(xiàng)第一。二期工程的鋼鐵制造流程是否重復(fù)建設(shè)傳統(tǒng)的高爐，轉(zhuǎn)爐流程，還是用直接還原電爐煉鋼短流程所代替，是鞍鋼未來(lái)發(fā)展重大問(wèn)題之一。

　　二、鋼鐵制造流程的剖析

　　當(dāng)今世界上鋼鐵制造流程大致可分兩種;一種是傳統(tǒng)的高爐，轉(zhuǎn)爐制造流程，或稱長(zhǎng)流程。該流程的產(chǎn)能大約占全球鋼鐵產(chǎn)能的72-75% 在鋼鐵制造工藝中占統(tǒng)治地位，由于生產(chǎn)歷史久遠(yuǎn)，生產(chǎn)工藝技術(shù)相對(duì)成熟，支撐鋼鐵業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)行，但由于生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，生產(chǎn)工藝繁雜，造成工程投資高，生產(chǎn)成本高，能耗高，碳排放高的四高的被動(dòng)局面。鋼鐵生產(chǎn)面對(duì)莫大挑戰(zhàn)。可見(jiàn)，高爐，轉(zhuǎn)爐流程的鋼鐵廠的轉(zhuǎn)型，升級(jí)勢(shì)在必行。

　　另一種是直接還原電爐煉鋼短流程。由于天然氣資源的約制，大型氣基豎爐直接還原技術(shù)發(fā)展長(zhǎng)期受阻，當(dāng)天然氣，特別是頁(yè)巖氣開發(fā)技術(shù)發(fā)生革命性的變化，天然氣資源提升，引發(fā)大型氣基豎爐直接還原技術(shù)發(fā)展變化，為直接還原電爐煉鋼短流程的發(fā)展創(chuàng)造了新的發(fā)展空間。特別是高化學(xué)能還原介質(zhì)—焦?fàn)t煤氣的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，為天然氣資源貧乏的地區(qū)，生產(chǎn)直接還原鐵，提供了理想的氣體資源，推動(dòng)了全球的直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。

　　直接還原電爐煉鋼短流程，大有取代傳統(tǒng)長(zhǎng)流程之勢(shì)。但全部取代將是百年，幾十年之后之事。當(dāng)代鋼鐵業(yè)的發(fā)展，兩種制造流程不是取代，而是相互融合與整合，二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。創(chuàng)造出更新的鋼鐵制造流程--(長(zhǎng)流程+短流程)

　　三、鲅魚圈二期鋼鐵流程的構(gòu)建

　　在原設(shè)計(jì)二期留地上建設(shè)兩座直接還原電爐煉鋼短流程鋼鐵廠與一期650萬(wàn)噸長(zhǎng)流程鋼鐵廠并列，形成1000萬(wàn)噸特大型鋼鐵廠。由于二期不建燒結(jié)廠，二期留地綽綽有余。

　　鋼鐵制造流程的選擇(見(jiàn)示意圖)

 

　　該直接還原電爐煉鋼工藝具有如下特點(diǎn):

　　(1) 工藝裝置采用氣基豎爐直接還原工藝，用100%的焦?fàn)t煤氣作為直接還原的氣源，用反應(yīng)器的純鐵作為氣體重整的觸媒。設(shè)有離線重整裝置，保證焦?fàn)t煤氣中BTX的熱裂解，不發(fā)生碳沉積，保證操作正常運(yùn)行。

　　(2) 反應(yīng)器中的頂氣經(jīng)脫水，脫硫后與原料氣循環(huán)利用，保證原料氣的利用率100%，降低原料消耗。

　　(3) 與還原反應(yīng)同時(shí)發(fā)生滲碳反應(yīng)(3Fe+CH4=Fe3C+2H2)生產(chǎn)高碳還原鐵(C=4-6%)對(duì)電爐煉鋼操作和節(jié)能產(chǎn)生正影響。

　　(4) 熱直接還原鐵經(jīng)CO2氣體，熱送到電爐中(熱送系統(tǒng))凸顯出電爐的節(jié)電性能。

　　(5) 本裝置的頂氣循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)有選擇性CO2回收裝置，有效回收CO2，降低系統(tǒng)中CO2排放量30-40%,保持鋼鐵廠環(huán)保的可持續(xù)性。

　　(6) 直接還原鐵為高純鐵(還原過(guò)程不與焦炭接觸)含S,P在0.002以下，有利于生產(chǎn)純潔鋼，有利于生產(chǎn)高端鋼材。

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