直接还原炼铁技术的最新发展（二）
2010-02-07 11:08:02   来源： ()　   评论：0 点击：

 HYL工艺注重钢铁生产的环保 (3-13)

    上世纪50年代中期兴建的第一个工业规模直接还原铁厂为电炉提供优质的纯铁原料，并导致全世界直接还原铁工业迅速发展。目前，由于此项技术减少了钢铁生产的排放量，从而获得“绿色”证书。

 

    在希尔萨直接还原厂投入运行时，对环境问题并未给予过多的考虑。经过长期的不断改进，HYL工艺已可以称作绿色的、现代化的工艺。不仅该工艺本身最符合环境友好要求，而且其新的附带工艺，如HYLHytemp系统也使炼钢生产更高效。该工艺通过全封闭气动系统给现代化电炉热装直接还原铁。这些工艺可使钢铁生产的效率和成本效率得到空前的提高。

 

    1、还原气体

 

    还原气体的生产有两种方法：一是外部蒸汽重整器；二是通过“原地重整”反应直接在竖炉反应器内进行。

 

    重整和原地重整的比例可以改变，以平衡生产与投资成本的要求。HYL系统可以完全基于外部重整或原地重整(ZR)，或者结合其他方式(小重整器加吹氧)。这即是HYL工艺的灵活性的主要特点。最适合的方案将取决于当地的能源及原料的成本结构。同时，最佳方案的选择还必须考虑炼钢的生产成本。

 

    2、潜在的污染源

 

    直接还原是将氧化铁转化为金属铁和碳化铁。与此同时，生产中使用还原剂／渗碳剂，如天然气、煤、燃油以及焦炉煤气等，必然会产生一些废物和副产品。

 

    直接还原厂潜在的污染源来自不同的区域，对这些区域必须进行认真的监控。近年来，为了遵守严格的环保法规，许多公司在选择工艺时都将减少排放物作为重要标准。直接还原厂的污染物主要是粉尘、SOx、NOx和废水中的悬浮颗粒。

 

    (1)粉尘的来源是铁矿石的处理及运输、直接还原铁、固体还原剂和灰。后两者只是还原气体的替代源，不同于天然气。HYL厂的材料处理有两套系统：铁矿石处理系统和产品处理系统，包括料仓、筛分装置、涂覆装置、输送机和转运站。为了减少对空气的污染，在产生粉尘的地方要安装合适的除尘器，尤其是在转运站和筛分装置上。

 

    (2)还原气体发生器的燃烧系统、气体加热器和回转窑产生的烟气中会有的污染物是SOx和NOx。对作为工艺气体(还原气体)和燃气的气流进行脱碳，控制燃烧，就可以降低SOx和NOx的排放量。采用HYL工艺可选用二氧化碳吸收装置去除SOx，采用符合最严格的标准的低NOx式燃烧器可控制NOx。

 

    (3)废水中的悬浮颗料主要是氧化铁和直接还原铁颗粒，这些颗粒可经烘干、浓缩后销售或重新用作还原装置的原料。

 

    3、环境影响

 

    HYL厂的排放物符合最严格的环保法规，在很大程度上可归因于该工艺本身的设计。其他工艺需要热回收设备，会导致NOx排放量的增加。由于工艺结构和热回收系统的设计合理，因此，HYL工艺是高效的。

 

    HYL厂的重整器的燃气无需充分的预热，加热器也无需高温，从而消除了高NOx的产生。而其他的直接还原法则会面临要么降低热效率，要么安装昂贵的脱NOx装置的选择。HYL厂对环境的影响包括固体废物、排放物、废水和噪声，有关数据业已通过一些国家新实施的严格的标准，诸如美国、沙特阿拉伯、马来西亚和其他已实行最新环境标准的国家。

 

    希尔公司和达涅利公司共同参与了美国明尼苏达钢铁工业公司的项目，将兴建一座年产能为170万t的HYL厂，采用Hytemp系统为达涅利电炉装料。鉴于当地的生态系统，新建厂所在地区的环境法规是最严格的。

 

    另一座年产能为160万t的工厂正在阿联酋阿布扎比的GHC公司兴建，这里的环境控制也是最严格的。

 

    主要的噪声源是压缩机、工艺气体加热燃烧器以及在减压阶段反应器的装料和出料系统的料仓。压缩机可建在一座建筑物内以降低噪声。

 

    4、去除二氧化碳

 

    二氧化碳的去除是广泛用于化工厂和石油化工厂的分离工艺，常用碳酸盐溶液或用MDEA为吸收溶液进行处理，HYL厂也能采用这种方法。除二氧化碳以外，这些方法还能从还原气流中脱硫。

 

    硫来自铁矿石，在反应器还原区转化为硫化氢，并在还原冷却／洗涤装置内被部分去除，但在去除二氧化碳的装置中仍存在大量的硫化氢。采用HYL工艺生产的直接还原铁的硫含量极低。

 

    去除二氧化碳的工艺会有废物排放，采用胺的工艺所产生的废气主要是二氧化碳和含量为60～400ppmV的硫化氢。

 

    二氧化碳可以回收并用于其他用途，因此，不必排入大气，对环境的影响逐步降低。墨西哥TerniumHylsa厂回收二氧化碳的途径包括二氧化碳的集气和清洁，然后卖给用户，诸如饮料行业。因此，既去除了生产中产生的二氧化碳，又为直接还原厂提高了收益。

 

    5、HYLHYTEMP热装

 

    钢铁联合型短流程钢厂增加了绿色的因素，即Hytemp系统。该系统于1998年投入运行，从反应器卸料区采用气动传送将热直接还原铁运至电炉车间，这是一个完全封闭的系统，既经济又环保。

 

    采用Hytemp工艺，就能维持完全的直接还原过程———从铁矿石进入还原塔的顶部起，就不会再见日光，直到转化为铁水。就生态学而言，钢铁厂将直接还原铁的热能直接送入电炉，大大地减少了炼钢的电耗。加入碳含量高(3％～4％)的直接还原铁，可使炼钢的电耗平均降低40kWh／t钢，同时降低了碳的需求量和电极的消耗量。

 

    就环境而言，封闭的系统消除了直接还原铁粉尘的排放，并将其连同球团或块状直接还原铁送入电炉，从而提高了总产量。采用连续冶炼工艺，电炉炉顶不再是开放式的，节约了热能，提高了产量，并避免了在装料或吹扫时的粉矿损耗。

 

    Hytemp系统可将还原粉矿从直接反应器送入电炉，厂内有排烟设备，炼钢车间有集尘系统。

 

    集尘室、布袋收尘室处于监控之中，每两个月对粉尘进行称重检测一次。检测结果表明，粉尘收集点的粉尘量与直接还原铁的装料及用量之间并无明显的关系，证明炉子废气中的铁损并非源于Hytemp系统。

 

    当前，无论何种工业技术，都要求在实现高生产率的同时，又能保护环境，采用替代燃料和还原剂、更有效的工艺设计和新技术，是对钢铁工业的严格要求。在此方面，HYL工艺已处于前沿。