FINEX节能工艺技术最新进展
时间:2019-02-19 15:20 来源:雅延咨询 作者:雅延 点击:
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FINEX起源于COREX,但针对COREX存在的问题进行了技术创新,同时它与高炉比少了烧结、球团和焦化工艺流程。200万吨/年FINEX工艺的流程是:粒度小于8 mm的铁矿粉和添加剂(石灰石或白云石)由气力输送进入干燥预热流化床R3反应器(约450℃),并按重力依次进入R2反应器中进行预还原(600-700℃),然后在底部的R1反应器中还原(约750℃)出细颗粒状的直接还原铁(DRI),还原率70%左
FINEX起源于COREX,但针对COREX存在的问题进行了技术创新,同时它与高炉比少了烧结、球团和焦化工艺流程。200万吨/年FINEX工艺的流程是:粒度小于8 mm的铁矿粉和添加剂(石灰石或白云石)由气力输送进入干燥预热流化床R3反应器(约450℃),并按重力依次进入R2反应器中进行预还原(600-700℃),然后在底部的R1反应器中还原(约750℃)出细颗粒状的直接还原铁(DRI),还原率70%左右,在热状态下被压制成热压块HCI(Hot Compacted Iron),然后和型煤一起装入熔融气化炉,还原成金属铁并熔化成铁水。
熔融气化炉中,型煤与纯氧燃烧气化产生的热还原气体通入R1反应器并依次再通过R2、R3反应器后排出炉顶,经除尘净化后,通过加压变压吸附,去除约41%的CO2,使煤气中的CO2从33%降到3%,然后回到流化床反应器,作为还原气体再利用,以节约煤的消耗。矿石还原和熔化所需热量由熔融气化炉中煤氧燃烧气化提供。
POSCO通过这些年不断的改进和完善,在FINEX技术上形成特有的专利技术,如流态化还原炉技术、HCI热压块技术、煤压块技术等,并成为目前世界上技术最成熟、工业生产适应性最好的熔融还原炼铁工艺。表1是热压块HCI与HBI特性对比,表2是型煤、块煤和焦炭冷强度和热强度对比。
4 3# FINEX的优化升级
3# 200万吨/年FINEX在2# 150万吨/年FINEX的基础上对系统进行了优化升级,原来的上料系统由垂直上料改成气力输送;硫化床反应器由四级改成三级;煤气除尘由原来的湿法除尘改成干法除尘;去掉了热压块的缓冲竖炉,同时热压块和型煤由单独装料改成混合装料,整个FINEX的高度比原来降低了50m,(见图2),3# FINEX比2#FINEX产量提高了33%,建筑材料节省10%,占地面积基本相当,投资成本每吨节约10%。
5 FINEX工艺优势以及原燃料、环保和能耗分析
FINEX技术以低成本的粉矿和煤粉为原燃料,通过多级流态化床反应器对粉矿进行预还原,通过熔融气化炉熔化成铁水,铁水质量与高炉铁水相差无几。
1)FINEX工艺生产作业指标
表3对2#150万吨/年和3#200万吨/年FINEX工艺的产量、燃料比、铁水成分和渣量等指标进行了对比,发现使用焦炭后,渣量明显降低,根据POSCO的技术人员介绍,FINEX使用的焦炭为高炉不能使用的筛下物,即10-20mm焦丁。
2)原料适应性强
FINEX技术可以使用粉状原料,省去原料制备过程,同时原料适应性强,可以使用磁铁矿、赤铁矿等。POSCO的技术人员介绍,该技术可以使用品位在50%以下的低品质矿石,可使用-200目的磁铁矿30%-40%,并计划配比达到50%,可大量使用氧化铝在2.5%的高铝铁矿石。
3)FINEX燃料使用情况
FINEX和高炉同样使用半软焦煤、主焦煤和喷吹煤,还可以使用20%-25%的廉价动力煤,降低了燃料的成本。
4)环境更加友好
在环境要求严格的地方,FINEX技术很有优势,因为与同等规模的高炉相比,高炉使用焦炭和烧结矿,炼焦烧结过程产生大量的废气、粉尘,严重污染环境。而FINEX炼铁工艺,没有焦化烧结,SOX、NOX和粉尘的排放量分别仅为高炉的3%、1%和28%。
FINEX流化床极佳的动力学和热力学条件实现94%的硫进入渣中,同时FINEX气化炉直接使用纯度大于99.6%的氧气,极大地减少了氮化物的生成,从而降低了环保费用。
5)FINEX建设和运行成本较低
根据POSCO提供的资料,对比同等规模300万吨/年的高炉系统和POSCO的FINEX系统:主设备因为高炉系统有烧结和焦化,建设成本比FINEX高30%;辅助设施FINEX有制氧系统等,建设成本比高炉高出20%,综合来看,FINEX 建设成本(CAPEX)相当于高炉的85%。
从原燃料、设备利用率和人力三个方面,对高炉和FINEX的生产成本(OPEX)进行了对比,结果是FINEX是高炉成本的85%,同时200万吨/年的FINEX通过自身的优化操作和低品位原、燃料的使用,希望未来成本在现有基础上再降低13%。
6)FINEX工艺节省用地面积
高炉系统包括烧结、焦化、球团、高炉本体、制氧站、发电厂等,而FINEX系统包括FINEX本体、制氧站、发电厂等,以规模300万吨/年为例,FINEX用地仅为高炉工艺用地的70%。
7)与COREX工艺相比,FINEX工艺具有如下优点:
①使用粉状铁矿石,原料范围更为广泛和宽松;
②使用普通煤压块可实现无焦和少焦冶炼;
③采用流化床技术、避免粘结、作业率高;
④采用热压块技术,系统粉料少,炉料均匀,作业率高;
⑤煤气回收再利用比率高,使用喷吹技术,能耗更低。