郭俊成，倪嵩波，周俊超，黃晶晶，黃益平，陳英才，陸曉詠

　　中建安裝工程有限公司

　　1、引言

　　短流程煉鋼一靠廢鋼，二靠直接還原鐵(DRI)。我國廢鋼資源貧乏，特別是優(yōu)質(zhì)廢鋼更為缺乏，這使直接還原鐵技術(shù)成為我國鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的最佳選擇[1]。

　　直接還原鐵工藝按還原劑可分為氣基法和煤基法，按還原主體設(shè)備分類則有豎爐法、回轉(zhuǎn)窯法、轉(zhuǎn)底窯法、隧道窯法等。氣基豎爐法作為DRI生產(chǎn)的主流工藝，生產(chǎn)效率高，技術(shù)成熟，前提是必須有大量廉價還原氣資源。天然氣熱值高、灰分少，但資源緊缺，價格高;且天然氣主要成分是甲烷，作為煉鐵能源必須變換為H2和CO為主的煤氣，成本較高。我國是鋼鐵大國，原燃料消耗大，但天然氣資源緊缺，鐵礦多是貧礦、需要經(jīng)過細(xì)磨精選造塊才能使用。而大型煤制氣工藝作為我國作為化工行業(yè)的常規(guī)成熟技術(shù)，其生產(chǎn)經(jīng)濟性和穩(wěn)定性已得到充分驗證，煤制合成氣完全可作為氣基豎爐還原劑的可靠來源。因此，將煤制氣和豎爐工藝有機結(jié)合形成煤制氣-豎爐直接還原煉鐵新工藝流程，將為中國大規(guī)模生產(chǎn)DRI提供有利條件。

　　將氣流床煤制氣結(jié)合豎爐技術(shù)直接還原煉鐵已有相關(guān)研究[2][3]。雖然氣流床產(chǎn)氣量大，轉(zhuǎn)化率高，但故障多、檢修頻繁、開停爐時間長、連續(xù)運行時間短，且裝置成本投資高，而還原鐵行業(yè)急需的是投資成本低，運行穩(wěn)定，能耗低，開停車方便的造氣技術(shù)，則使用流化床粉煤氣化技術(shù)生產(chǎn)還原氣，并應(yīng)用于豎爐還原鐵工藝生產(chǎn)無疑是最佳選擇。

　　2、中建安裝流化床粉煤氣化造氣技術(shù)應(yīng)用于還原鐵工藝

　　中建安裝流化床粉煤氣化技術(shù)是在國內(nèi)流化床氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行多項技術(shù)改進(jìn)從而形成的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成熟煤氣化技術(shù)(專利號：ZL 2013 2 0866973.4; ZL 2013 2 0866974.9)[4][5]，該工藝不需要煉焦煤和天然氣、環(huán)保指標(biāo)優(yōu)于高爐，具有明顯的優(yōu)勢。目前我國許多中小型傳統(tǒng)煉鋼廠生存困難，可將其進(jìn)行改造，采用中建安裝流化床粉煤氣化技術(shù)作為還原劑氣源，聯(lián)合豎爐工藝生產(chǎn)DRI;原煉鋼工藝的制氧系統(tǒng)和氣柜等設(shè)備可保留用于氣化工段;此外，豎爐工藝對還原氣的要求較低，因而粗煤氣可與爐頂氣共用一套氣體凈化系統(tǒng)，進(jìn)一步降低投資。兩部分工藝由此可實現(xiàn)平穩(wěn)對接。系統(tǒng)流程如圖1所示：

圖1. 煤氣化聯(lián)合豎爐工藝生產(chǎn)DRI系統(tǒng)圖

　　2.1 系統(tǒng)說明

　　1)備煤系統(tǒng)：從用戶的煤儲倉來的原煤送入備煤車間，進(jìn)行必要的篩分、破碎，使其粒度≤10mm。而后送入干燥系統(tǒng)進(jìn)行干燥。合格的粉煤(水分<10%)用氣力輸送系統(tǒng)送入氣化爐系統(tǒng)或車間;

　　2)造氣系統(tǒng)：造氣系統(tǒng)工藝流程圖及工藝描述參見下文章節(jié)3所述。

　　3)壓縮系統(tǒng)：依補充氣要求的壓力而定，一般選出口壓力為8atm送入脫硫、脫CO2系統(tǒng);

　　4)脫硫、脫碳：主要脫除H2S，使H2S含量≤100ppm以下，采用濕法脫硫;再采用PSA法脫除H2S和CO2：使CO2含量≤2.5%;總硫含量S總≤50～100mg/Nm3;

　　5)壓力調(diào)節(jié)：補充還原氣可依最終用戶要求進(jìn)行提壓，以滿足不同工藝需求。

　　2.2 技術(shù)指標(biāo)

　　1)預(yù)期補充氣還原氣組成(表1)

　　表1. 預(yù)計補充氣組成