张宣科技氢基竖炉生产工艺特点

张宣科技氢基竖炉在全球率先采用焦炉煤气COG生产直接还原铁DRI,设计矿比1.350,DRI含C<3.0%、金属化率≥92%,COG单耗低于650m^(3)/t,利用系数3.50t(m^(3).d),年产量55万t/a。以宣钢焦化厂副产品COG作为气源,还原气先经加热炉一次加热至920~960℃,再经燃烧室喷氧二次加热至1000~1050℃,然后被送入竖炉内还原高品质球团矿,生产的DRI经冷却,低于60℃后排出竖炉冷却器。氢基竖炉生产工艺主要具有H_(2)直接还原为主、工艺流程简单、原料适应性强及产品多样化、氢能利用率高等特点,与相同产量的高炉相比,CO_(2)排放量减少70%,粉尘排放量减少90%,SO_(2)排放减少50%。

张宣科技氢基竖炉示范工程工艺设计特点

对张宣科技氢基竖炉示范工程工艺设计特点进行了总结。氢基竖炉全部以焦炉煤气为气源,焦炉煤气在竖炉内实现原位重整,CH_(4)催化裂解为CO和H_(2),H_(2)/CO比可达8以上,是目前工业化生产H,比例最高的直接还原工艺。竖炉工艺气循环采用MDEA脱除CO_(2)技术,实现炉顶煤气循环使用,可在提高还原效率、增加产量的同时,进一步减少碳排放。氢基竖炉通过采用喷钝化剂减少还原过程球团矿黏结,喷硫化物保护加热炉高温合金管,喷氧部分燃烧工艺气等“三喷”技术,不仅解决了操作安全问题,还有效提高了操作温度和反应效率,降低了系统能耗。

张宣科技氢基竖炉开炉操作

对张宣科技氢基竖炉开炉操作实践进行了总结。氢基竖炉采用焦炉煤气COG作为气源,开炉前,重点保证高品质球团矿稳定供应、系统分级试压检漏消除漏点、建立塔器液位及循环;2023年5月10日点火开炉,开炉过程中,主要做好启动COG压缩机、加热炉点火升温、装排料、引送高压COG、并入CO_(2)脱除系统、启用喷氧系统等工作,并进行加风强化和控制DRI化学成分操作。5月20-21日,DRI含C量下降至3%左右,达到炼钢电炉的配加要求,且DRI金属化率提升至94%以上,达到设计水平。

张宣科技氢基竖炉无喷氧生产的变化及应对措施

张宣科技氢基竖炉氧气系统检修,不能实施喷氧部分燃烧。竖炉进口温度由1020℃下降至933℃,炉内热量收入减少,还原段温度下降,CH_(4)重整减少,H_(2)含量下降,煤气利用率下降,DRI日产量、金属化率降低,COG单耗、DRI含碳量升高。通过提高加热炉出口温度、提高循环气体流量、增加循环气体湿分等措施,取得了一定的效果,降低了氢基竖炉技术经济指标的劣化程度。无喷氧生产实践表明,高压COG直接补充至还原回路的措施是不可取的,对提高循环气体中H_(2)、CO含量作用甚微,而提高底气流量补充至还原回路是有效措施。

张宣科技氢基竖炉提质降耗的措施

张宣科技氢基竖炉投产初期,COG单耗较高,DRI金属化率不稳定、含碳量较高、抗压强度偏低,储运和使用过程中DRI产生粉末较多,且由于DRI结构疏松、气孔率高,易发生再氧化。通过采取提升球团矿质量、适当提高竖炉进口温度、合理调控还原循环气体成分及钝化储存等措施,提质降耗取得显著成效。2023年10月-2024年2月,氢基竖炉平均COG单耗降低166m^(3)/t,矿比降低至1368kg/t,DRI金属化率提高0.59个百分点,一级品率明显提高;DRI含碳量稳定,抗压强度超过800N/个球,脱氧泥产生量降低6.1kg/t,含粉率降低2.43个百分点。

张宣科技1#氢基竖炉提产降耗实践

氢基竖炉是用焦炉煤气还原球团矿生产直接还原铁(DRI)的工艺技术,原料是球团矿和焦炉煤气。河钢集团张宣科技氢冶金公司1~#氢基竖炉投产以来,生产不稳定,停机率偏高,日产量为1200 t/d,焦炉煤气单耗为850.85 m^(3)/t,产量低、工序能耗高的问题一直困扰企业。为提高DRI产量、降低能耗,从生产过程中存在的问题、影响球团矿还原的相关因素以及影响能量利用效率等方面分析,理论结合生产实际,制定了提产降耗措施。通过提高入炉球团矿质量、稳定竖炉进口温度、改善还原循环气体的性能、稳步提高循环气量以及完善设备功能等措施,取得了显著的成效。

氢冶金电气自动化技术的发展趋势研究

氢冶金电气自动化技术是指利用电力或电化学方法,将水分解产生的氢气与冶金过程相结合,以实现低碳、高效、清洁的冶金过程。通过对氢冶金电气自动化技术的发展历程进行回顾,分析了目前的研究现状,并展望了未来氢冶金电气自动化技术的发展趋势。研究表明,氢冶金电气自动化技术具有广阔的应用前景和经济效益,但仍面临诸多挑战和难题,需要进一步深入研究和探索。

宣钢氢冶金PGH高效长寿设计

河钢集团张宣科技氢冶金项目是宣钢转型升级的重点绿色项目之一,采用具有还原能力的富氢焦炉煤气,在一定的温度和压力条件下,富氢焦炉煤气竖炉内还原铁矿石,生产直接还原铁,即DRI。以焦炉煤气作为还原剂,氢基竖炉生产直接还原铁,是全球首座使用焦炉煤气作为还原剂的氢基还原竖炉。氢基竖炉中还原性气体合适的温度是直接影响铁矿石还原过程及还原速率的关键因素之一,进而影响竖炉生产效率。PGH的主要作用是加热还原气体,满足铁矿石还原对温度的要求。PGH是竖炉生产系统的关键设备之一,PGH的燃料包括COG和工艺尾气。PGH的炉内换热管布置及使用寿命、烟气热能的利用、烧嘴布置和燃料等,都会影响PGH的运行效果和生产寿命周期,进而影响生产系统的稳定性和DRI成本。

宣钢氢冶金项目工艺特点分析

本文介绍了钢铁行业在资源、节能和环保等方面存在的问题,简要论述了高炉碳冶炼技术存在的缺陷。鉴于高炉碳冶炼存在节能降碳和环保减排方面的问题,宣钢通过实施氢冶金项目—“焦炉煤气零重整制氢+氢气直接还原”的炼铁技术,优化宣钢氢冶金项目生产工艺流程,突出工艺特点,因地制宜利用富氢COG中还原铁矿石,强化能源的高效综合利用,减少了碳、硫和粉尘的排放,公司实现了节能减排、清洁生产、绿色冶炼的目标。

无喷氧条件下氢基竖炉的生产

张宣科技氢基竖炉在无喷氧条件下生产时,由于没有喷氧部分燃烧的热量补充,竖炉入口工艺气温度下降了90℃,CH_(4)重整效果变差,工艺气中H_(2)和CO含量大幅度降低,CH_(4)含量大幅度升高,工艺气还原能力减弱,还原效果变差,导致DRI产量、金属化率、抗压强度下降,焦炉煤气单耗和DRI含碳量升高。通过采取一系列措施,在保证不触发加热炉连锁停机的前提下尽可能提高加热炉出口温度,加热炉出口温度控制较喷氧正常生产时提高了15℃,尽可能维持竖炉还原区较高温度及热量水平,保证CH_(4)重整效果;通过降低装、排料速度,提高炉顶温度控制水平,顶温控制较正常生产时提高了50℃,延长了原料还原停留时间,保证还原效果;提高加湿率,控制DRI含碳量。生产的DRI产量虽有所降低,焦炉煤气单耗升高,冶炼经济性下降,但DRI金属化率93%以上、含碳量4%以下、抗压强度大于600 N/球,完全满足电炉炼钢的配加要求。

氢基竖炉用球团生产工艺优化

竖炉用高质量球团是当前研究热点,回转窑球团产线中链篦机-回转窑-环冷机各部温度优化控制是提高球团产质水平的重要环节。介绍了链篦机-回转窑-环冷机设备优化过程以及造球工艺优化措施。首先在生产工序中缩短了干燥段,延长了预热段,同时改善了环冷机热量流通,为更好的氧化焙烧奠定了基础;在造球流程改造中,将造球盘角度统一调整为46°,旋转刮刀的转速均调整为10 r/min,旋转刮刀与底衬的距离调整为30~40 mm,造球盘落料点较之前向盘内延伸100 mm,小皮带下料点到边板距离达到43 cm,最终成球效果得到明显提升。对比工艺改进前后生产球团,其还原性能有所提升,还原膨胀及低温还原粉化指数均有所改善,其还原性能有所提升,还原膨胀率有所降低,其中1号球团还原膨胀率由12.34%降低到了7.82%,低温还原粉化指数改善明显,LTD+6.3均提高了20%左右。同时造球工艺优化为我国氢基竖炉用优质铁精矿球团提供了帮助。

张宣科技氢基竖炉提高煤气利用率的措施

对张宣科技氢基竖炉提高煤气利用率的措施进行了总结。针对竖炉COG单耗高,煤气综合利用率低的状况,通过采取提高球团矿质量、提高氢基竖炉进口温度、合理调控还原循环气体中H_(2)O和CO_(2)含量、控制合理的还原制度、优化自动控制程序、提高作业率等一系列措施,氢基竖炉技术经济指标显著改善。开机复产过程由10h缩短至3h,DRI日产量增加300dCOG单耗降至560m^(3)/t以下,矿比由1.400降至1.352以下,DRI合格率提高至100%,H,利用率提高至18.5%~19.5%,C0利用率提高至33.5%~34.5%,煤气综合利用率提高至30%~31%。

国内铁精矿粉制备气基竖炉专用高品位球团矿

随着钢铁行业碳减排压力的增大,气基竖炉-电炉短流程工艺的应用可有效降低碳排放,高品位球团矿作为气基竖炉冶炼原料,其制备过程及特性研究尤为重要。本文使用国内6种不同的铁精矿粉制备高品位球团矿,阐述了球团矿的制备过程,研究了球团矿的性能。结果表明:最佳配矿方案为70%矿粉1+30%矿粉2,此配矿生球抗压强度为11 N/球,落下强度为3.1次/球;配矿球团矿w(FeO)为1.00%,铁精矿成品球团矿w(FeO)≥0.59%,亚铁含量较低,氧化充分,球团矿质量受控;配矿成品球团矿的抗压强度达到3031 N/球,铁精矿成品球团矿抗压强度≥3200 N/球,质量满足生产要求;还原性指数≥4.000,还原膨胀指数≥7.45%,LTD_(+6.3)≥97.00%,LTD_(UP)均为100%,还原性能良好。通过对现有设备的技术改造及配矿方案的优化,使用国内铁精矿粉可以制备出满足气基竖炉生产标准的优质高品位球团矿。