日钢2_20万吨转底炉生产实践_何鹏

环境工程2011年第29卷增刊日钢2×20万吨转底炉生产实践何鹏许海川(钢铁研究总院,北京100081)摘要:介绍了日钢年处理2×20万t钢厂固体废弃物的转底炉还原工艺,其生产实践表明,该转底炉还原工艺是目前国内规模最大的,连续运转最成功的工业化生产工艺之一。关键词:直接还原;转底炉;固体废弃物THEPRACTICEOF2×200000TONRHFINRIZHAOSTEELHePengXuHaichuan(CentralIron&SteelResearchInstitute,Beijing100081,China)Abstract:Itwasintroducedthe2×200000tRHFprocessofRizhaoSteeltotreatdust&sludgecontainingZn.TheengineeringandproductionofRHFprocessindicateditwasoneofthemostsuccessfulprocesseswhichhasbeenindustrialized.Keywords:directreduction;RHF;solidwaste0引言转底炉(RotaryHearthFurnace,简称RHF)工艺是以一种煤基快速直接还原技术。该工艺思想最早由Ross公司(Midrex公司前身)提出,并于1964年开始进行规模试验,从1978年在美国Ellwood市建成第一座具有商业意义的转底炉INMETCO工艺起,到现在转底炉的发展已经有30多年的历史[1-3]。在转底炉发展过程中美国、德国、日本等国家都相继投入力量开发研究,先后建立起工业化生产厂。目前该技术已经逐渐趋于成熟并表现出一定的商业发展潜力。日照钢厂利用钢铁研究总院在转底炉还原技术方面的最新研究成果,建设2条处理能力各20万吨的转底炉生产线,经过数月的建设和设备调试,目前该转底炉还原工艺的生产基本正常。本文对该生产工艺的工程化技术和生产实践进行简单介绍。1日钢转底炉还原工艺概况项目自2008年3月起由钢铁研究总院进行实验室研究,先后进行了原料物理化学性质分析、粘结剂的选择与开发、含碳球团冷固结成型、直接还原热模拟、防止二次氧化与熔分等实验研究。并先后完成转底炉及加料、密封、输送、鼓风、除尘、热换等配套附属装置的选择与研制,确定了转底炉生产的最终工艺方案。2009年10月钢铁研究总院开始为日钢设计两条生产能力各为20万t/a的工业化生产线,11月初正式开工建设,2010年4月开始进行点火热试,目前转底炉生产线的工艺顺畅,各项生产参数已接近或达到设计目标。已连续生产4个月,所生产的直接还原铁金属化率平均在75%～85%,日最高生产400～500t合格金属化球团。日钢转底炉工艺流程是从原料输入到成品矿输出,包括原料储棚、烘干、配料、混合、压球、转底炉还原、冷却、及成品贮存等工艺过程。其工艺的平面布置见图1,包含原料场、煤气发生炉在内的占地面积为10万m2。工艺采用冷固结成型技术和转底炉直接还原技术,工艺流程先进,其工艺过程为:将各种含铁粉尘(经烘干后水分≤2%)通过电子皮带秤进行配料,按一定比例进行配料成为混合料,混合料被运输到高效混合机内经加入粘结剂进行混合均匀,混匀料用对辊压球机加压成生含碳球团,球团经过固定筛后被皮带输送机送到布料器,均匀将含碳球团布到转底炉上,进行高温直接还原,得到具有较高金属化率的DRI。固定筛筛下的粉料被送回重新成型。经还原后的金属化球团通过冷却机被冷却后送至成品仓,外运到炼钢厂。转底炉的废热气可被用于预热煤气和助燃空气,实现高温烟气能量的综合利用。原料烘干和转底炉加热采用发生炉煤气。日钢转底炉还原工艺的主要技术特点如下:189DOI:10.13205/j.hjgc.2011.s1.026环境工程2011年第29卷增刊图1日钢转底炉还原工艺平面布置1)转底炉原料采用冷固结含碳球团,冷固结成型方法具有设备简单、投资少、便于操作、生产成本低、环保性好的优势,含碳球团中铁氧化物和还原剂紧密接触,具有高温快速还原的特点。2)采用合理的转底炉设计和节能高效的烧嘴系统,使炉温和炉内气氛操控非常便利。转底炉的进出料机构采用钢铁研究总院的专有技术,使得布料均匀,出料机构耐磨抗用。3)转底炉直接还原工艺对热烟气进行余热回收,通过换热器将本工艺过程的热烟气的能转换成煤气和助燃空气的物理热,从而提高热效率、节约能源。2日钢转底炉还原工艺的工程化技术2.1含碳球团的自还原及其成型工艺1)含碳球团自还原。转底炉技术主要采用含碳球团为原料,即将铁矿石粉和煤粉混合均匀后制成球团,再入炉还原。一般铁矿石的直接还原过程,都是CO由外向内扩散进行,称为“未反应核”模型。但为了避免原料和设备之间的粘结,通常选择在900～1150℃进行固相还