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COREX熔融气化炉论文文献综述

更新时间:2016-11-1:  来源:毕业论文

COREX熔融气化炉论文文献综述 1.1 前言[1-2]
近年来随着工业的发展,环境压力与日俱增,焦煤资源的世界性短缺。依靠传统高炉工艺生产,高能耗高排放的钢铁工业正面临着巨大的挑战,发展新的能够摆脱对焦炭的依赖,改变钢铁行业能源结构的新工艺已成为迫切需要。非高炉炼铁技术异军突起,熔融还原作为一种重要的非高炉炼铁技术的分支成为冶金工业的前沿技术之一,它的开发应用是对传统高炉炼铁工艺的根本性变革,因此一经提出便受到了人们的广泛关注,但是由于前期研究工作中一些无法解决的难题,曾一度被人们搁浅。COREX工艺是目前众多熔融还原工艺中唯一实现工业化稳定生产,且可以完全取代高炉的新工艺,该工艺由德国奥钢联(DVAI)与奥地利林茨奥钢联(VAI)于本世纪70年代末合作开发的工艺,其前身为KR法。
到目前为止,先后已有6套COREX设备投入运转,第一套于1989年在南非伊斯科公司比勒陀利亚厂建成投产,型号为C-1000,设计日产铁量1000t;第二套于1995年11月在韩国浦项钢铁公司(POSCO)投产,型号为C-2000,设计日产铁量2400t;第三套于1998年12月底在南非萨尔达尼亚钢公司投产,型号C-2000;第四、五套分别于1999年8月和2001年4月在印度京德勒公司(JSW)投产,型号均为C-2000;第六套为宝钢在2008年投产的C-3000,也是目前世界上投入运行的最大的COREX设备。目前印度ESSAR钢铁公司正在建设2座C-2000型
COREX炉又称熔融还原炼铁装置,具有流程短、污染低等优势,是对传统高炉炼铁技术的一次革命。宝钢股份中厚板分公司搬迁罗泾工程在世界上首家采用COREX-C3000型炉,设计产能扩大到150万t。全世界年产量最大的COREX炉在宝钢建成,标志着我国非高炉炼铁技术进人了一个新阶段。
1.2 COREX工艺简介[3,4,7,8]
熔融还原的理论根据是:在相同条件下铁水中溶解碳还原熔融FeO的速度要比固体碳或CO还原快10~100倍,比900℃的CO还原优质铁矿石速度快100~1000倍。因此选择什么样的工艺和流程来实现铁矿石的快速还原至关重要。
COREX是一种新的熔融还原炼铁工艺。它之所以可以取得成功,是因为它综合了竖炉和煤的气化两种较成熟的工艺。设备主要由熔融气化炉、预还原炉、加料设备与气体处理设备组成。如图1所示,上部装置为还原竖炉,下部是熔融气化炉。COREX工艺的铁矿石从竖炉上部装入,由底部的螺旋排料器控制其向下移动的速度。热还原煤气从竖炉下部输入,矿石被煤气加热并发生还原反应,经6~8h变成海绵铁,经螺旋排料器送入熔融气化炉。熔融气化炉是一个气—固—液多相复杂的移动床反应器。煤由速度可控的螺旋给料器加入炉内,与温度1100℃以上的还原气体接触,在向下的过程中被干燥、热解、脱除挥发分,逐步成为半焦直至焦炭。在熔融气化炉的底部形成一类似高炉的死料柱。由均匀布于炉缸周围的风口氧枪吹入氧气,燃烧区产生的2000℃以上高温使海绵铁进一步还原、熔化、过热、渣铁分离且从铁口排出。为使铁水满足炼钢要求,要按造渣成分和炉渣碱度的要求在预还原竖炉中加入石灰石、白云石、硅石等熔剂,以使碳酸盐的预热和部分分解在还原竖炉内完成,然后随海绵铁一起进入熔融气化炉。炉顶排出1100℃左右的煤气中混入部分净化后的冷煤气,使其温度降到900℃左右,经热旋风除尘器将含尘量从150g/m3降至20g/m3左右,除尘后的850℃煤气输入竖炉作为生产海绵铁的还原气,炉尘经返吹装置吹入熔融气化炉。
COREX熔融还原炼铁相当于把高炉看作两部分,即等价于高炉炉身中上部的还原竖炉,矿石90%~95%的还原反应由还原竖炉承担;相当于高炉炉腹、炉缸的COREX 熔融气化炉,承担熔化还原竖炉送来的海绵铁并将其进一步熔化还原造渣,使铁水达到最终的温度和成分。
 
图1 COREX工艺装置示意图

COREX工艺较高炉炼铁工艺的优点是:
(1)环境友好,污染小,属“绿色工艺”。所用原料为非焦煤,块煤,减去了高炉炼铁炼焦,烧结等,减少环境的污染。
(2)流程短,布置紧凑,生产周期短,占地面积仅为高炉流程的40%。
(3)用原料范围广,原材料的多样化,除了炼焦煤,还可以用各种非焦煤和粉煤。也可以进行适当的配煤。生产调节灵活,开停炉需要的时间也较高炉小。
(4)COREX工艺脱硫能力强。原因之一是预还原炉中煅烧的熔剂可吸收气化的硫;二是熔融气化炉吹氧口上方由于缺少软熔带而形成高碱度初渣,使COREX装置所用原料中含硫量比高炉燃料高,COREX铁水含硫量与高炉铁水相近。
COREX工艺的缺陷是:
(1)规模较小;本文来自六$维)论'文`网,毕业论文 www.lwfree.cn 加7位QQ324~9114找原文
(2)作业率比高炉低;
(3)炉龄较短;
(4)检修周期短;
(5)用氧量大;
(6)只能使用块煤。
宝钢罗泾熔融还原炼铁项目是世界上第1套COREX3000装置。此设计是在COREX2000的基础上进行部分改进,诸如:①竖炉布料方式由原蜘蛛脚布料改为Gimbal型动态布料器布料。②将粉尘返吹系统的结果由原“CLOSE”模式改为“OPEN”模式;并改进了“T”型混合器的结构,增加了粗颗粒过滤栅;氧气喷嘴由C2000的4个增加到6个。③炉腹角增大到22°。④半焦炭固定床的高度由COREX2000的7m增加到10m。⑤增加了出铁口的长度及死铁层的厚度。
传统高炉炼铁技术已发展了近600多年,而COREX熔融还原技术从开始研究到现在仅有30年的历史,无论在工艺还是在环境保护方面有很大的优点,但同时也存在一些不足。在倡导建设节能环保企业的今天,进一步发展完善熔融还原技术对我国钢铁工业的可持续发展有着重大的意义。3532

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