杏彩体育:直接还原将成为短流程电炉炼钢发展新趋势

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  在我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段的背景下,中国钢铁工业未来的发展方向是我国钢铁工作者共同关注的问题。

  本文从我国钢铁工业的实际与发展状况出发,分析了高炉-转炉长流程与直接还原-电炉短流程的关系,提出了完善长流程发展短流程推进钢铁转型升级的理念。

  由于历史原因,我国钢铁工业长流程工艺占主导地位。我国年产8-10亿吨钢均为长流程制造,直接还原铁的产能仅为30-40万吨,这种状况应该有所改变。

  中国、日本、欧洲以长流程为主导流程,而气基直接还原-电炉炼钢短流程的工艺流程多应用于北美、中东、东南亚、印度。

  这种发展趋势,究其原因只有一个:前者气体资源短缺,后者天然气资源相对丰富,或者说气体资源、炼焦煤资源决定了钢铁工艺流程的定位。

  钢铁工艺流程的选择,向来是个模糊选题,特别是在中国,只有长流程,没有短流程的参照物,因此无法精准的选择,只能根据国家或地区的具体情况灵活运用和选择。

  我国生态环境特点是天然气短缺、煤资源相对丰富。选择高炉炼铁的长流程不无道理,或者说长期历史形成的高炉-转炉工艺流程支撑我国成为全球的钢铁大国。

  一些国家和地区如印度,由于炼焦煤资源紧缺,钢铁工艺流程采用了短流程。2017年,印度钢产量为1.014亿吨,直接还原铁产量为 2590万吨,是大规模使用直接还原-电炉炼钢短流程钢铁工艺的国家。

  首先,近几十年全球长流程高炉炼铁工艺日趋成熟、快速稳步发展,满足了全球市场的需求,2017年全球高炉生铁产量达11.748亿吨,我国占60.5%,达7.108亿吨。

  多年来,炼铁工艺的装备大型化是炼铁技术的发展趋势。明显提高的高炉操作系数和生产效率,大大改善了高炉工艺的经济技术指标。

  其次,中国钢铁业发展表现尤为突出的是节能、环保技术的创新(例如:干熄焦技术的推广),改善了钢铁工业生态环境,成为钢铁生产的压舱石。

  直接还原炼铁基于氢冶金原理,由碳冶金转为氢冶金是钢铁工业的一场,它必将推动钢铁工业转型升级。

  直接还原即用氢还原炼铁,所以首先要解决氢资源问题。全球直接还原炼铁普遍采用天然气经转化、重整、裂解生成H2+CO作为还原剂,完成炼铁工艺。

  然而,在天然气短缺,长流程为主导的钢铁厂中,采用焦炉煤气为还原剂实现短流程工艺是最佳的选择。

  1)长流程中自产高化学能的焦炉煤气,不需要外购天然气,质量和数量上均满足直接还原工艺的需要;

  直接还原炼铁技术是成熟的,被钢铁业普遍认可。气基竖炉单模块产能不断扩大,由年产20万吨扩大到30、50、180、250、300万吨;

  DRI的质量不断提高,金属化率由90%-92%提高到94%-96%;焦炉煤气生产DRI技术的突破,是钢铁工业的重大创新,推动钢铁转型升级的新发展。

  1)根据数据统计,高炉铁吨铁CO2排放量为1600kg,直接还原铁吨铁CO2排放量为800kg。

  据此计算,年产100万吨钢铁厂年减少CO2排放量80万吨,按照吨CO2交易费用为每吨40美元计算,年节约CO2交易费用为3200万美元,将极大地减轻企业的成本负担。

  2)根据大数据统计结果,直接还原铁-电炉钢吨钢的生产成本比高炉-转炉炼钢吨钢成本低42美元,按年产100万吨计算,年降低成本4200万美元,为传统钢铁厂转型升级提供莫大驱动力。

  H2的热值为2586 kCal/Nm3,而CH4热值为9000-9500 kCal/Nm3,用天然气燃烧发电才是正确的选择,而焦炉煤气应用作原料(还原剂)。

  4)由于焦炉煤气中含氢气为60%,而天然气中含氢气为0,用焦炉煤气生产直接还原铁可以大大降低能耗,并降低纯氧消耗。

  5)在当今的钢铁联合企业中,用“五联供”的办法(焦炉煤气、高炉煤气、转炉气、煤制气、天然气)可以做到焦炉煤气供应量的平衡,用顶替出的大量焦炉煤气生产直接还原铁,可谓是一次能源。

  6)直接还原铁是纯净铁,最适合于在电炉中生产纯净钢,可以明显增加钢材的附加值,推动供给侧改革。

  7)用100%的球团矿作为直接还原的原料,用100%的直接还原铁作为电炉炼钢的原料,这是世界钢铁发展的新趋势。

  单模块的直接还原装置生产能力已达250万吨/年,由此不难看出,直接还原-电炉炼钢短流程具有极大的发展潜力。

  8)直接还原与大型铸钢的对接或直接还原-电炉炼钢短流程工艺的复制,项目的落地,成为直接还原电炉炼钢短流程的工业实验厂,将为大型钢铁联合企业的转型升级取得技术和生产经验。

  长流程与短流程的融合将构成中国特色的钢铁发展方式,成为全球钢铁工业的最先进流程。我国钢铁工业应颠覆式发展,推进直接还原铁的发展,实现钢铁转型升级。

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