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1、神雾转底炉直接还原炼铁技术一、一、传统高炉炼铁工艺分析传统高炉炼铁工艺分析传统高炉炼铁工艺传统高炉炼铁工艺烧结机烧结机焦煤焦煤焦炉焦炉高炉高炉转炉或电炉转炉或电炉铁水铁水钢水钢水连铸连铸连轧连轧棒棒, ,板板, ,带带, ,管管占钢铁生产过程总能耗约占钢铁生产过程总能耗约30%30%占钢铁生产过程总能耗约占钢铁生产过程总能耗约70%70%铁矿石铁矿石蓄热式加热炉蓄热式加热炉蓄热式热处理炉蓄热式热处理炉深加工深加工传统炼铁工艺存在的问题传统炼铁工艺存在的问题n必须要用高品位的优质铁矿石，导致铁资源浪费严重：u低品位铁矿石；低品位铁矿石；u烧结、高炉、电炉及转炉除尘器的高烧结、高炉、电炉及转炉除尘
2、器的高锌、铅、钾、钠含铁粉尘；锌、铅、钾、钠含铁粉尘；u复合铁矿石（含复合铁矿石（含V V、TiTi等）等）n必须要用资源紧缺的焦煤传统炼铁工艺存在的问题传统炼铁工艺存在的问题n产生严重的工业污染（含烟气.粉尘及水污染。）u焦化焦化u烧结烧结u高炉高炉n流程长、工艺复杂流程长、工艺复杂 热效率低，能源浪费严重热效率低，能源浪费严重非高炉炼铁技术发展的背景非高炉炼铁技术发展的背景1 1、未来焦炭资源供应将日趋紧张。、未来焦炭资源供应将日趋紧张。2 2、铁矿石价格快速攀升。、铁矿石价格快速攀升。3 3、普通钢铁产品价格的竞争越来越激烈。、普通钢铁产品价格的竞争越来越激烈。4 4、优质钢的需求量不断
3、增加。、优质钢的需求量不断增加。5 5、对钢铁企业的污染物排放要求日趋严格。、对钢铁企业的污染物排放要求日趋严格。6 6、温室气体排放压力越来越大。、温室气体排放压力越来越大。 二、二、神雾煤基直接还原炼铁技术回转窑直接还原炼铁技术问题回转窑直接还原炼铁技术问题1 1：结圈：结圈2 2：煤质：煤质3 3：温度控制：温度控制4 4：产能：产能隧道窑隧道窑直接还原炼铁技术问题直接还原炼铁技术问题1 1：传热：传热 2 2：能耗：能耗3 3：质量：质量 4 4：产能：产能5 5：环保：环保6 6：生产效率：生产效率转底炉直接还原炼铁转底炉直接还原炼铁n19741974年年INMETCOINMETCO
4、发明了全世界第一条转底炉法回收发明了全世界第一条转底炉法回收冶炼废料中的冶炼废料中的NiNi、CrCr、FeFe、ZnZn的生产线。的生产线。n19971997年美国动力铁公司（年美国动力铁公司（IRON Dynamics IncIRON Dynamics Inc）投）投产了全世界第一座真正用来炼铁的产了全世界第一座真正用来炼铁的5050万吨万吨/ /年年 煤基煤基转底炉直接还原炼铁生产线。转底炉直接还原炼铁生产线。n煤基转底炉直接还原法可针对不同的矿石原料采用煤基转底炉直接还原法可针对不同的矿石原料采用不同的处理工艺，可采用的含铁原料包括含钒钛的不同的处理工艺，可采用的含铁原料包括含钒钛的海
5、沙、普通铁精矿、含铁粉尘、红土镍矿等。海沙、普通铁精矿、含铁粉尘、红土镍矿等。美国动力铁工艺美国动力铁工艺转底炉断面示意图转底炉断面示意图13蓄热式转底炉示意图蓄热式转底炉示意图蓄热式烧嘴蓄热式烧嘴烟道烟道炉底炉底炉底支撑机构炉底支撑机构炉底传动机构炉底传动机构出料螺旋出料螺旋布料器布料器国外转底炉存在的主要问题国外转底炉存在的主要问题n加热用燃料气必须采加热用燃料气必须采用高热值燃料（天然用高热值燃料（天然气、焦炉煤气等）气、焦炉煤气等）n产能受到限制产能受到限制n成品的金属化率较低成品的金属化率较低台湾中钢台湾中钢神雾蓄热式转底炉的优势神雾蓄热式转底炉的优势（对比国外正在运行的转底炉）（对
6、比国外正在运行的转底炉） 神雾公司的煤基转底炉直接还原工艺采用了神雾神雾公司的煤基转底炉直接还原工艺采用了神雾自主创新的先进的蓄热式燃烧技术，因此：自主创新的先进的蓄热式燃烧技术，因此： 1 1：大大提高了转底炉的热效率。：大大提高了转底炉的热效率。 2 2：可采用低品质燃料（：可采用低品质燃料（750kcal/Nm750kcal/Nm3 3),),降低直降低直接还原的燃料成本。接还原的燃料成本。 3 3：增加了炉内温度的均匀性，提高了成品的金：增加了炉内温度的均匀性，提高了成品的金属化率。属化率。 4 4：大大增加了转底炉的设计产量。：大大增加了转底炉的设计产量。 5 5：先进稳妥：先进稳妥
7、适用于铁精矿炼铁的适用于铁精矿炼铁的蓄热式转底炉直接还原蓄热式转底炉直接还原-熔分炉工艺熔分炉工艺适用于钢铁厂粉尘处理的适用于钢铁厂粉尘处理的蓄热式转底炉直接还原工艺蓄热式转底炉直接还原工艺某厂含钾钢铁粉尘处理工艺某厂含钾钢铁粉尘处理工艺物料平衡粉尘粉尘4747万吨万吨金属化球团金属化球团3030万吨万吨含氧化钾含氧化钾60%60%金属氧化物金属氧化物6.4656.465万吨万吨某厂含锌钢铁粉尘处理工艺某厂含锌钢铁粉尘处理工艺物料平衡粉尘粉尘38.538.5万吨万吨金属化球团金属化球团3030万吨万吨含氧化锌含氧化锌70%70%金属氧化物金属氧化物1.71.7万吨万吨蓄热式转底炉示意图蓄热式转
8、底炉示意图含碳球团海绵铁生球及成品成品成品 直接还原铁 直接还原铁热压块神雾蓄热式转底炉煤基直接还原工艺的特点n还原焙烧的物料是含碳球团矿，矿粉和煤粉之间紧密接触，给快速还原提供了良好条件；n还原焙烧工艺是薄料层在高温敞焰中加热，实现快速还原。炉料在炉内还原时间短；n球团矿在转底炉里焙烧过程中不受压，炉料与炉衬之间无相对运动，因此对球团矿的强度要求相对较低，不会产生料团附壁“结圈”现象；n热态金属化球团可直接进入熔分炉冶炼，减少了热能损失。神雾蓄热式转底炉煤基直接还原工艺的特点n原料适应性广，可适用各种含铁原料。n其采用的还原煤要求较低，可采用普通非炼焦煤。n生产的金属化球团质量稳定，成本低。
9、n相对于其它直接还原炼铁技术，相同规模，蓄热式转底炉直接还原工艺投资省。n可从烟气中回收Zn、Pb、K、Na等金属化合物，实现资源综合利用及经济循环发展。神雾蓄热式转底炉熔分炉炼铁与高炉炼铁废气量比较项目单位转底炉-熔分炉高炉COg/t62041450NOxg/t5201610SOxg/t2352600粉尘g/t6302300目前钢铁工序先进能耗指标指标单位单位重点实际（重点实际（2008.82008.8）焦化工序能耗焦化工序能耗kgce/tkgce/t焦焦119.86119.86氧化球团能耗氧化球团能耗kgce/tkgce/t矿矿21.1621.16烧结工序能耗烧结工序能耗kgce/tkgc
10、e/t矿矿56.1856.18炼铁工序能耗炼铁工序能耗kgce/tkgce/t铁铁430.11430.11转炉炼钢工序能耗转炉炼钢工序能耗kgce/tkgce/t钢钢6.206.20电炉炼钢工序能耗电炉炼钢工序能耗kgce/tkgce/t钢钢79.8579.85轧钢工序能耗轧钢工序能耗kgce/tkgce/t材材59.7759.77使用高炉用精矿的神雾转底炉熔分炉炼铁与高炉炼铁能耗比较全国重点高炉全国重点高炉结构结构用量用量能耗能耗小计小计折标系数折标系数折标煤折标煤COCO2 2排放排放烧结矿烧结矿工序能耗工序能耗1298.81 1298.81 56.18 56.18 72.97 72.97
11、 球团矿球团矿工序能耗工序能耗311.89 311.89 21.16 21.16 6.60 6.60 块矿块矿132.67 132.67 焦炭焦炭工序能耗工序能耗399.00 399.00 119.86 119.86 47.82 47.82 高炉高炉工序能耗工序能耗430.11 430.11 合计合计557.50 557.50 1685.551685.55说明：说明：1 1、能耗及环境负荷比较范围为：普通高炉用矿：精矿、能耗及环境负荷比较范围为：普通高炉用矿：精矿- -铁水铁水 2 2、根据国家统计局、根据国家统计局20062006年年9 9月发布的能源统计制度统计月发布的能源统计制度统计 3
12、 3、20082008年年8 8月全国重点大中型钢铁企业，焦化工序能耗月全国重点大中型钢铁企业，焦化工序能耗119.86119.86，炼铁工序能耗，炼铁工序能耗430.11430.11，烧结工序能耗，烧结工序能耗56.1856.18，球团工序能耗，球团工序能耗21.1621.16 4 4、已消减煤气回收用于其它工序的排放量、已消减煤气回收用于其它工序的排放量 5 5、557.50kg557.50kg标煤标煤/t DRI /t DRI 相当于相当于16.34MJ/t DRI16.34MJ/t DRI使用高炉用精矿的神雾转底炉熔分炉炼铁与高炉炼铁能耗比较5050万吨转底炉万吨转底炉-4-48 8M
13、VMVA A埋弧炉（普通高炉用矿）埋弧炉（普通高炉用矿）结构结构比例比例用量用量小计小计折标系数折标系数折标煤折标煤COCO2 2排放排放煤煤转底炉转底炉无烟煤无烟煤1.18 1.18 330.00 330.00 388.08 388.08 0.9000 0.9000 349.27 349.27 1138.37 1138.37 埋弧炉埋弧炉电极糊电极糊1.00 1.00 3.00 3.00 3.00 3.00 0.9714 0.9714 2.91 2.91 11.00 11.00 燃气燃气转底炉转底炉烟煤烟煤1.18 1.18 121.00 121.00 142.30 142.30 0.714
14、3 0.7143 101.64 101.64 417.40 417.40 埋弧炉埋弧炉电力电力转底炉转底炉1.18 1.18 125.00 125.00 147.00 147.00 0.1229 0.1229 18.07 18.07 埋弧炉埋弧炉1.00 1.00 6 620.00 20.00 6 620.00 20.00 0.1229 0.1229 76.2076.20 合计合计5 548.0948.09 1566.77 1566.77 说明：说明：1 1、能耗及环境负荷比较范围为：普通高炉用矿：精矿、能耗及环境负荷比较范围为：普通高炉用矿：精矿- -铁水铁水 2 2、根据国家统计局、根据国
15、家统计局20062006年年9 9月发布的能源统计制度统计。燃气用煤为原煤，月发布的能源统计制度统计。燃气用煤为原煤，其它用煤为洗精煤其它用煤为洗精煤 3 3、548.09kg548.09kg标煤标煤/t DRI /t DRI 相当于相当于 16.06MJ/t DRI 16.06MJ/t DRI三、神雾直接还原炼铁试验室简介三、神雾直接还原炼铁试验室简介油页岩，褐煤，生物质，垃圾低温干馏试验装置气基竖炉炼铁中试装置转底炉还原中试装置蓄热式熔炼炉蓄热式石化管式加热炉实验台(H2+CO)制备净化系统流化床固气反应实验台蓄热式燃烧试验台蓄热式垃圾焚烧，熔融还原炼铁及有色金属提炼实验台常压粉煤气化试验
16、台蓄热式锅炉试验台转底炉原料制备系统物理化学基础实验室节能与低碳实验室试验装置分布图低NOX蓄热式燃烧器试验台CO2捕捉试验台蓄热式火电锅炉试验台神雾转底炉实验室神雾转底炉实验室混合混合压球压球干燥干燥配料配料烟气处理烟气处理磨选磨选还原还原熔分熔分冷却冷却90m60m 神雾转底炉实验室神雾转底炉实验室转底炉规格：转底炉规格：外径外径10m，小时产量，小时产量*北京神雾节能低炭实验室北京神雾节能低炭实验室*Energy-saving and low carbon laboratoryEnergy-saving and low carbon laboratoryEnergy-saving and
17、 low carbon laboratory of Beijing Shenwu of Beijing Shenwu of Beijing Shenwu *基础研究实验室基础研究实验室*Basic research laboratoryBasic research laboratory * 基础研究试验室基础研究试验室* Basic research laboratoryBasic research *转底炉直接还原中试生产线转底炉直接还原中试生产线*RHF direct reduction pilot-scale plantRHF direct reduction pilot-scale p
18、lant42四、神雾直接还原炼铁工厂鸟瞰图四、神雾直接还原炼铁工厂鸟瞰图沙钢沙钢3030万吨万吨/ /年含锌年含锌. .含铁粉尘处理含铁粉尘处理 生产线签约仪式生产线签约仪式44流程布置示意图流程布置示意图上料矿槽配料室润磨室高压压球机室干燥机室转底炉室热压块成品料仓烟气处理降尘室换热器室余热锅炉布袋收尘烟囱沙钢固废处理厂俯瞰沙钢固废处理厂俯瞰上料矿槽上料矿槽上料通廊（干）上料通廊（干）配料室配料室湿料返回通廊湿料返回通廊上料通廊（湿）上料通廊（湿）烘干厂房烘干厂房上料通廊（干）上料通廊（干）配料室配料室润磨室润磨室压球机室压球机室烘干机室烘干机室生球上料通廊生球上料通廊转底炉厂房转底炉厂房成
19、品通廊成品通廊成品料仓成品料仓北京神雾热能技术有限公司料场转运站烘干室磨煤室润磨机造球室链篦机转底炉熔分室配料室已建成转底炉已建成转底炉攀枝花龙莽攀枝花龙莽转底炉车间电炉熔分车间50还原转底炉*四川龙蟒集团直接还原转底炉用途：钒钛铁矿直接还原用途：钒钛铁矿直接还原生产能力：生产能力：80000 TPY外径：外径：18 m52压球机53蓄热式烧嘴54螺旋出料机55出料口出料口56全国政协副主席、中国工程院院长全国政协副主席、中国工程院院长徐匡迪等徐匡迪等7 7名院士视察神雾转底炉名院士视察神雾转底炉57攀钢攀钢神雾集团与攀钢集团合作开发神雾集团与攀钢集团合作开发钒钛磁铁矿转底炉提炼生产线签字仪钒
20、钛磁铁矿转底炉提炼生产线签字仪式式59转底炉示意图转底炉示意图（干燥生球）上料皮带布料皮带煤气管道空气管道烧嘴卸料装置布料装置卸料溜槽转底炉旋转方向转底炉旋转方向荣城荣城荣程钢铁荣程钢铁8080万吨万吨/ /年煤基年煤基转底炉转底炉直接还原炼铁项目签约仪式直接还原炼铁项目签约仪式62外径65m转底炉安装现场63荣程钢铁荣程钢铁8080万吨万吨/ /年煤基转底炉年煤基转底炉直接还原炼铁项目直接还原炼铁项目荣程钢铁荣程钢铁8080万吨万吨/ /年煤基转底炉年煤基转底炉直接还原炼铁项目直接还原炼铁项目*天津荣程钢铁公司直接还原转底炉天津荣程钢铁公司直接还原转底炉用途：铁精矿直接还原用途：铁精矿直接还原生产能力：生产能力：800000 TPY外径：外径：65 *北京神雾实验室直接还原转底炉北京神雾实验室直接还原转底炉用途：各种含铁矿直接还原试验用途：各种含铁矿直接还原试验外径：外径：11 m68
