非高炉炼铁与高炉炼铁能耗比较

LIU1018

非高炉炼铁与高炉炼铁能耗比较     2008年世界高炉生铁产量为9.43亿t，直接还原铁产量为6850万t（其中气基产量为5090万t，占总产量的74.3％），直接还原铁产量占世界铁产量的6.76％，比上年度增长1.8％。这说明目前生铁的生产仍以高炉流程为主，并且在短期内不会有较大改变。非高炉炼铁与高炉流程相比具有一定的优势，主要体现在可以不用或少用主焦煤，减少高炉流程所必备的烧结、球团、焦化工序等。目前，非高炉炼铁生产指标比较好的企业所要求的原燃料条件比较高，使用天然气为燃料，生产规模与大型高炉相比比较小。总之，大多数非高炉生产企业是在特定条件下组织的生产。这就是目前全世界非高炉炼铁生产没有得到普及的根本原因。目前，我国所发展的煤基直接还原铁工艺技术设备尚存在一定不足，在成本、能耗、质量和规模等方面有不同程度的差距，还需要继续进行深入研究和开发。     1. 高炉炼铁流程长期不衰     高炉炼铁技术已有数千年的发展历史，在20世纪后得到不断完善和提高，已是一个比较成熟、先进的生产工艺流程，在多方面表现出优势。     1.1高炉是个高效化的竖炉     高炉生产时，煤气和炉料在高炉内逆向运动。高热值的煤气从炉缸均匀地上升，而炉料从炉顶按一定规律布料后连续下降。由于高炉是具有一定高度的竖炉，炉料在这个竖炉中可以得到充分地预热、还原、熔融、滴落，生铁在炉缸内渗碳以及炉渣和生铁的改性等物理化学过程。高炉操作工艺使能源得到合理、充分地利用。在转底炉中被还原的球团，大多数是中上层受到煤气加热和还原，而底部的接触煤气就较弱。所以，在转底炉中，只能布一层球。如果两层以上，在底部的球就几乎接触不到还原气和热量，也就不能被还原。     1.2一半左右炉料在高炉内进行间接还原     炼铁学理论说明，铁矿石进行直接还原是个吸热反应，进行间接还原是个放热反应。炉料在高炉内约有50％是进行间接还原反应。所以，高炉炼铁比直接还原铁工艺所消耗的能源少。     1.3高炉是高效能源转化器     在高炉内焦炭起4个作用：与氧气反应生成CO、CO2，同时放热，是炼铁的主要热量来源，也为铁矿石间接还原提供充足的CO；焦炭在高炉内起骨架作用，支撑着炉料，同时起着透气窗的作用，使煤气在高炉内均匀、阻力较小地运动；焦炭还对生铁起到渗碳作用，可以使生铁质量合格，实现生铁中的铁、碳平衡；焦炭在炉缸中有填充作用。高炉休风时，炉缸被焦炭填满，有利于快速恢复生产。     非高炉炼铁所用的气源需另外供应。煤基直接还原工艺要建设专门的造气装置，而且要求CO+H2含量大于90％。煤在转换为还原气过程中有较多的能量损失，并且投资和运行费用也较高。这是目前煤基直接还原工艺生产成本高的主要原因之一。     少部分焦炭在高炉内转换为煤气，热风炉的热风热量是依靠燃烧45%左右高炉煤气而获得的。热风热量占高炉炼铁所需热量的19%左右，所以说高炉是个高效能源转化器，能耗利用率高。     2. 高炉与非高炉炼铁能耗比较     2009年上半年我国重点钢铁企业高炉工序能耗为414.32kgce/t，烧结工序为55.23kgce/t，焦化工序为116.49kgce/t，球团工序为31.31kgce/t。计算生产1t生铁所需的能耗（包括烧结、焦化、球团、高炉工序）具体分析如下：     焦化工序     2009年上半年重点企业炼铁焦比为373kg/t。冶炼1t生铁焦化工序能耗为：116.49kgce/t×0.373＝43.45kgce/t。     烧结工序     冶炼1t生铁需要消耗铁矿石为1674kg/t，在炼铁炉料结构中烧结矿的比重按75％计算。冶炼1t生铁烧结工序能耗为：55.23kgce/t×1.674×75％＝69.34kgce/t。     球团工序     冶炼1t生铁需用球团矿量为（球团矿占炉料15％）1674kg/t×15%=251.1kg，冶炼1t生铁球团工序所需的能耗为：31.31kgce/t×0.2511＝7.86kgce/t。     全国重点钢铁企业冶炼1t生铁炼铁系统所消耗的能耗为：43.45kgce/t+69.34kgce/t+7.86kgce/t+414.32kgce/t＝534.97kgce/t。     即2009年上半年全国重点钢铁企业冶炼1t生铁，炼铁系统所需要消耗的能源平均为534.97kgce/t；一些管理比较好的企业，生产1t生铁，炼铁系统所消耗的能源要比这一数值小100kgce/t以上。     非高炉炼铁的能耗     2008年5月是宝钢COREX-3000的燃料比在较好水平时为987.1kg/t（其中焦炭占20％）。2009年C3000的燃料比下降到800kg/t左右。     2008年4～7月韩国FINEX的煤比在700kg/t左右。     我国煤基直接还原铁生产工序能耗大多数在800kg/t以上，个别的企业在1.0t/t以上。     非高炉炼铁工艺的能耗之所以高，主要原因是所产生的大量高热值煤气没有得到循环利用或科学利用。目前，大多数是用煤气去发电。而煤气转变为电能的能源利用效率在32％～45％。     3. 关于发展非高炉炼铁技术探讨     非高炉炼铁是21世纪全世界钢铁界的前沿技术，是技术发展的方向，尚存在较多重大技术问题需要突破。例如：所产生的煤气如何进行整治，得到回收利用；熔融还原如何减少对焦炭的依赖；用普通铁精矿进行非高炉炼铁工艺经济性的提高和技术的提升等。     根据我国资源、能源条件的限制，我国的炼铁生产技术工艺将在较长一段时间内仍以高炉流程为主。而且，目前高炉生产流程的能源和污染物排放均是优于非高炉生产流程。特别是在生产规模、投资和生产成本等方面，高炉流程占有比较大的优势。     在经济实力和技术水平较高的企业和研究单位，应当抓住主要矛盾，进行深入的非高炉炼铁技术开发，借鉴国内外已有的各方面的经验使我们少走弯路，提高效率和效益。目前我国不宜再上非高炉炼铁项目。     3.1 转底炉应用范围     转底炉处理钢铁企业产生的含铁尘泥具有优势。因为这些含铁尘泥中含有碱金属（K、Na）高，并有铅、锌等对高炉生产有害的金属。采用转底炉去处理掉含有害杂质的尘泥是科学的方法。因转底炉在生产规模、能耗、生产成本等方面尚有不足之处。所以转底炉不能作为钢铁企业生产的主流程。目前，转底炉还要在布球、出球、产品抗氧化等方面进行改进。     3.2 直接还原铁要高质量     一些直接还原铁生产企业将产品定位于给高炉使用。因为他们的产品金属化率不高，含有害杂质多，电炉企业不愿意用。因为电炉企业使用这些低质量的直接还原铁之后，能耗上升、金属收得率低，产量和质量均受到影响。     高炉炼铁使用金属化炉料后，是有降低炼铁燃料比的作用，可使高炉炼铁CO2排放量减少。但是，用系统节能的观点去分析就会发现，采用金属化率高的炉料之后，炼铁系统的能耗是比较高的，且生产成本升高较多。2007年德国专家曾对此有过系统的分析。因为生产金属化率高的炉料所需的能耗和成本也是比较高的，虽然高炉使用金属化率高的炉料会有一定效益，但抵偿不了原料准备的代价。从技术发展方向看，发展金属化高的烧结矿和球团矿是冶金学的发展方向。所以，应加强这方面的技术开发。     我国直接还原铁质量上普遍低于世界水平，这与我们所用的原料质量低有关。我国在选矿技术上已有较大突破，建议企业要充分利用高水平的选矿技术，将所用铁矿石的品位提高，同时可去除一些有害杂质，对所用的矿石进行再选，在经济上、产品质量上是有利的。

guomw

谢谢了，只不过对非高炉炼铁工艺的描述不全面。每个工艺的能耗都不高，一般来说CROEX能耗是相对高，转底炉工艺的能耗相比较会低一些。

gtxy

不错，希望能见到更多有关非高炉炼铁的相关资料。