officex操作流程及工藝的比較

officex操作流程及工藝的比較

1cox設(shè)備投入運(yùn)轉(zhuǎn)cox技術(shù)是世界上唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的融合恢復(fù)和鑄鐵技術(shù)。采用塊礦或球團(tuán)礦和不規(guī)則精煉，不需要精煉設(shè)備或焦圈。到目前為止,先后已有5套COREX設(shè)備投入運(yùn)轉(zhuǎn),設(shè)備型號由C-1000提升為C-2000,年產(chǎn)能力從30萬t提高到60~80萬t。本文重點(diǎn)對COREX技術(shù)的最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢進(jìn)行闡述。2熔融氣回收和還原為還原采礦COREX技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代末,由奧鋼聯(lián)和西德杜塞道爾科富(Korf)工程公司聯(lián)合開發(fā),在德國的凱爾(Kehl)建造了1套200t/d的中間試驗(yàn)設(shè)備,1981~1987年在此設(shè)備上又進(jìn)行了6000h以上的10個(gè)爐役的試驗(yàn),使COREX發(fā)展到工業(yè)成熟階段。COREX生產(chǎn)工藝流程:塊礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦或這些原料的混合物,通過一個(gè)封閉漏斗系統(tǒng)裝入到還原豎爐中,在此,這些原料被逆向流動(dòng)的還原氣體還原成金屬化程度大約93%的直接還原鐵(DRI)。螺旋卸料器將DRI從還原豎爐傳送到熔融氣化爐中,在此,除了進(jìn)行其他冶金和爐渣反應(yīng)外,還進(jìn)行最終還原和熔化。然后,像在普通高爐上的操作一樣,進(jìn)行出鐵和出渣。從用煤流程的觀點(diǎn)來看,這種方法可通過一個(gè)封閉漏斗系統(tǒng)直接將非煉焦煤裝入熔融氣化爐中,與噴入熔融氣化爐中的氧氣燃燒,生成高效還原氣。由于熔融氣化爐圓頂中的溫度超過1000℃,因此在脫除揮發(fā)分期間從煤中釋放出來的碳?xì)浠衔?立即分解為一氧化碳和氫,不需要的焦油和酚等副產(chǎn)品被消除了,因此也就不可能釋放到大氣中。熔融氣化爐中存在的還原氣主要由含有煤粉、灰塵和鐵塵的CO和H2組成,灰塵大部分可在熱煤氣旋風(fēng)除塵器中從氣流中去除,通過添加冷煤氣,還原氣溫度可調(diào)整到最佳工作范圍800~850℃。離開熱煤氣旋風(fēng)除塵器之后,還原氣通過一個(gè)環(huán)形風(fēng)管被吹入到還原豎爐中,以對流方式來還原鐵礦石。爐頂煤氣隨后在洗滌器中進(jìn)行冷卻和凈化,經(jīng)過洗滌器冷卻和凈化之后的煤氣可作為一種高價(jià)值的輸出氣體,廣泛用于發(fā)電、生產(chǎn)DRI、鋼鐵廠內(nèi)設(shè)備加熱以及生產(chǎn)合成氣體等。3第二套20t到目前為止,先后已有5套COREX設(shè)備投入運(yùn)轉(zhuǎn),第一套于1989年在南非伊斯科公司比勒陀利亞廠建成投產(chǎn),型號為C-1000,設(shè)計(jì)日產(chǎn)鐵量1000t;第二套于1995年11月在韓國浦項(xiàng)鋼鐵公司(POSCO)投產(chǎn),型號為C-2000,設(shè)計(jì)日產(chǎn)鐵量2400t;第三套于1998年12月底在南非薩爾達(dá)尼亞鋼公司(SALDANHA)投產(chǎn),型號C-2000;第四、五套分別于1999年8月和2001年4月在印度京德勒公司(JVSL)投產(chǎn),型號均為C-2000。除第一套設(shè)備已停產(chǎn)外,目前其他4套設(shè)備都在運(yùn)轉(zhuǎn)中。3.1試驗(yàn)結(jié)果及設(shè)備浦項(xiàng)于1992年12月簽定了首套COREXC-2000設(shè)備合同,從1994年4月開始約用了19個(gè)月時(shí)間,完成了全部設(shè)備的安裝工作,1995年11月投產(chǎn),設(shè)備年產(chǎn)能力為80萬t。浦項(xiàng)于1997年5月簽發(fā)了最終驗(yàn)收證書。在設(shè)備操作的第一年,進(jìn)行了長期的原燃料試驗(yàn),以確定煤炭與礦石的不同配比。以不同的混合比對幾種不同質(zhì)量的塊礦和球團(tuán)礦進(jìn)行了試驗(yàn),這些球團(tuán)礦和塊礦的化學(xué)成分見表1。對幾種煤的混合料(見表2)進(jìn)行了試驗(yàn),POSCO更喜歡使用MountThorley和SouthBlackwater煤的混合煤,這些煤的特點(diǎn)在于灰分低、揮發(fā)分高和含硫量低。為了糾正工藝過程參數(shù)的某些偏差或穩(wěn)定工藝條件,開始時(shí)也規(guī)定部分的焦炭與上述煤混合料一起裝入爐內(nèi),后來主要在停爐前、后采用添加焦炭的方法來調(diào)整工藝過程。1997年,生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了最大產(chǎn)量。在主要使用球團(tuán)礦作原料時(shí),鐵水最大日產(chǎn)量達(dá)到了2480t。設(shè)備的物料消耗、產(chǎn)量、鐵水質(zhì)量及設(shè)備作業(yè)率見表3。該套COREXC-2000設(shè)備在投產(chǎn)以后的前幾周里,遇到了設(shè)備機(jī)械方面的問題,通過對原料處理、水處理、還原爐直接還原鐵卸料等設(shè)備進(jìn)行改進(jìn),使設(shè)備調(diào)整至最佳狀態(tài)。浦項(xiàng)COREX設(shè)備第一代爐役生產(chǎn)了5年零9個(gè)月,共生產(chǎn)出產(chǎn)品質(zhì)量與高爐煉鐵相同的鐵水350萬t。2001年8月,浦項(xiàng)投資194億韓元(約合1.24億元人民幣),開始對該設(shè)備進(jìn)行大修。在替換了COREX設(shè)備的外殼和耐火材料后,該設(shè)備于2001年10月末重新投產(chǎn)。浦項(xiàng)利用其第一代爐齡中所積累的操作技術(shù)和設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù),將第二代爐齡設(shè)計(jì)為10年以上。3.2midrex直接還原工藝南非伊斯科公司薩爾達(dá)尼亞鋼廠1995年12月訂購了1套COREXC-2000生產(chǎn)設(shè)備,1998年12月31日投產(chǎn)運(yùn)行,主要使用當(dāng)?shù)氐膲K礦和煤炭,年產(chǎn)鐵水65萬t。與浦項(xiàng)不同的是,薩爾達(dá)尼亞鋼廠COREX設(shè)備的輸出煤氣經(jīng)改質(zhì)后,在MIDREX直接還原設(shè)備中生產(chǎn)直接還原鐵。MIDREX直接還原設(shè)備設(shè)計(jì)年產(chǎn)直接還原鐵80萬t,由VAI、MIDREX和LINDE聯(lián)合建造的這種直接還原設(shè)備在COREX裝置調(diào)試后約3個(gè)月內(nèi)投產(chǎn)。生產(chǎn)的鐵水與直接還原豎爐中生產(chǎn)的直接還原鐵一起在150t雙爐殼電弧爐中作進(jìn)一步的處理。利用鐵水和直接還原鐵取代廢鋼,就能以較低的能耗在電爐車間里生產(chǎn)高質(zhì)量的鋼,用薄板坯連鑄機(jī)和軋機(jī)每年生產(chǎn)約123萬t熱軋帶卷。薩爾達(dá)尼亞鋼廠是世界上第一條緊湊、連續(xù)、高效的鋼鐵生產(chǎn)線,也是將當(dāng)代最先進(jìn)的鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)組合而成的鋼鐵廠,經(jīng)過兩年多生產(chǎn)實(shí)踐,薩爾達(dá)尼亞鋼廠顯示了巨大的優(yōu)越性。(1)對鋼鐵污染進(jìn)行了高度控制，并基本上實(shí)現(xiàn)了不排放熔融還原和直接還原裝置產(chǎn)生的廢氣少部分供軋鋼加熱爐作燃料,其余絕大部分氣體經(jīng)吸收CO2和脫水后再生利用。(2)均熱爐鋼坯出爐場煉鐵和煉鋼共用一環(huán)形操作室,一側(cè)對COREX出鐵場,一側(cè)對CONARC電爐煉鋼平臺,連鑄坯經(jīng)在線切割后進(jìn)入均熱爐(緩沖能力為2h),鋼坯出爐后直送連軋機(jī),經(jīng)粗軋、精軋、冷卻后成熱軋帶卷。(3)薩爾達(dá)資本開發(fā)項(xiàng)目,主要是c-2000年從礦石到熱軋帶卷生產(chǎn)周期16h,為傳統(tǒng)生產(chǎn)周期(約100h)的1/6。人均勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到1700t/(人·a),為高爐-轉(zhuǎn)爐流程鋼鐵廠的2倍。但是,作為全新流程的鋼鐵廠也還存在著若干問題需要解決。2002年5月,薩爾達(dá)尼亞鋼廠按韓國經(jīng)驗(yàn)對C-2000COREX裝置停產(chǎn)大修,僅在COREX爐成功換襯3個(gè)月后(2002年8月),鋼廠就達(dá)到月產(chǎn)10萬t設(shè)計(jì)能力。2002年10月,該廠曾創(chuàng)下104662t的月產(chǎn)量記錄,12月再創(chuàng)106132t月產(chǎn)量記錄,該廠還創(chuàng)造了6個(gè)月月均生產(chǎn)101370t的記錄。這不僅證明了換襯工作成功,還證明了該廠先進(jìn)技術(shù)是完全有效的。薩爾達(dá)尼亞鋼廠仍將繼續(xù)以持續(xù)改進(jìn)為最主要的目標(biāo),降低成本,使其處在全球最低水平,并提高產(chǎn)量,超越設(shè)計(jì)產(chǎn)能。3.3京德勒condth煤粉設(shè)備的使用印度京德勒公司建成的COREXC-2000廠被認(rèn)為是最現(xiàn)代化、生產(chǎn)效率最高且對環(huán)境最友好的鋼鐵廠,年產(chǎn)能力達(dá)160萬t。該廠由2套COREXC-2000設(shè)備組成,可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵水,每套設(shè)備年產(chǎn)能力為80萬t。輸出煤氣用于鄰近兩個(gè)電廠的發(fā)電,另外還用于年產(chǎn)300萬t球團(tuán)礦廠的生產(chǎn)。京德勒1號COREXC-2000設(shè)備于1999年8月8日投產(chǎn)運(yùn)行。經(jīng)過開工初期的平穩(wěn)運(yùn)行和鐵水質(zhì)量的穩(wěn)定期,生產(chǎn)率開始穩(wěn)步提高。開始運(yùn)行后的第四個(gè)月達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,此后,其在產(chǎn)量、各項(xiàng)消耗指標(biāo)、工廠開工率和鐵水質(zhì)量等指標(biāo)上都表現(xiàn)優(yōu)異。值得一提的是,京德勒的COREX設(shè)備表現(xiàn)比在南非和韓國運(yùn)行的同類設(shè)備要好許多。京德勒2號COREXC-2000生產(chǎn)設(shè)備于2001年4月15日開始運(yùn)行,投產(chǎn)僅7天之后,產(chǎn)能已超過91t/h的額定水平,實(shí)際達(dá)到100t/h,創(chuàng)下新記錄。設(shè)備生產(chǎn)3星期之后,即2001年5月10日,VAI公司便收到來自客戶最終對設(shè)備運(yùn)行滿意的認(rèn)可通知書,因此創(chuàng)下全面接管COREXC-2000型設(shè)備的一項(xiàng)新記錄。京德勒公司使用印度國內(nèi)的球團(tuán)礦和鐵礦,表4為目前COREX設(shè)備所用原料的主要成分分析。通常認(rèn)為半焦床層(熔融氣化爐中的穩(wěn)定床層)頂部的富余熱量可用于還原鐵礦粉,因此,京德勒COREX設(shè)備的熔融氣化爐中直接加入了細(xì)的鐵礦粉(6~12mm)。除了鐵礦粉,球團(tuán)粉、石灰石粉和白云石粉(小于6mm)也通過輸煤管線加入到爐內(nèi),這樣不僅提高了鐵水產(chǎn)量,還有助于更均衡地控制工藝參數(shù),控制石灰石粉和白云石粉的加入量可以在3~4h內(nèi)精確調(diào)節(jié)爐渣堿度。按月平均計(jì)算,最多有15.5%的總含鐵原料可用鐵礦粉替代。京德勒公司從澳大利亞、南非和中國進(jìn)口煤,表5是一些有代表性的COREX用煤分析結(jié)果。這些煤都在試驗(yàn)室中做過試驗(yàn),并被證明都可用于COREX。在過去兩年中,京德勒的COREX使用過10種以上的不同煤種,既有單種煤,也有兩種或三種煤的混合煤。從表5可以看出,COREX用煤的揮發(fā)分和灰分范圍很廣,分別為20%~34%和9%~14%,另外其他半焦反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度等指標(biāo)的分布范圍也很廣。一種高揮發(fā)分的煤和一種低揮發(fā)分的煤配合在一起可以使總揮發(fā)分控制在30%左右,同樣也可以將高灰煤與低灰煤配在一起以使配合煤的灰分保持適中。京德勒兩套COREX裝置的操作實(shí)績列于表6。4浦項(xiàng)、薩爾達(dá)尼和北京德樂設(shè)備的相關(guān)指標(biāo)的比較根據(jù)獲得的數(shù)據(jù),現(xiàn)將目前4套運(yùn)轉(zhuǎn)中的COREX設(shè)備有關(guān)指標(biāo)比較如下。(1)該設(shè)備于竣工后18個(gè)月內(nèi)推出由圖1可見,薩爾達(dá)尼亞鋼廠設(shè)備燃料比和耗氧量較高,其他三套設(shè)備燃料比持平,而浦項(xiàng)設(shè)備燃料中焦炭比例最低。(2)套設(shè)備的燃料比和耗氧量由圖2可見,經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后,京德勒2套設(shè)備的燃料比和耗氧量較低,不過,這2套設(shè)備燃料比中焦炭比例約有3%的差距,其他2套設(shè)備指標(biāo)相差不大。5應(yīng)該注意的是，x射線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)引起注意采用COREX工藝生產(chǎn)鐵水,在成本、操作和環(huán)保等方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn),在規(guī)模、爐齡等方面的不足應(yīng)引起注意,并采取相應(yīng)的措施。5.1x射線提取技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(1)廢水中酚類、硫化、灰渣廢水及廢水中酚類、硫化、氨類排放物的數(shù)量根據(jù)有關(guān)資料,COREX和高爐兩種工藝的SO2、NOX、灰塵排放量以及廢水中酚類、硫化物、氨的排放物數(shù)量,前者比后者要低得多,兩者的比較情況如圖3、4所示。(2)非煉焦煤的用量與高爐工藝相比,COREX工藝可以使用較高比例的非煉焦煤,焦炭用量少(120~170kg/t),質(zhì)量要求也相對較低,并可使用15%左右的粉礦。(3)高爐流程和cox流程投資及定員情況在相同的生產(chǎn)能力下,與高爐相比,COREX更為復(fù)雜及龐大,如果不包括氧氣站,其投資要多30%,如果包括氧氣站,投資則要多60%。但是,COREX工藝不建焦?fàn)t,與高爐加焦?fàn)t流程相比,COREX投資約低10%。以年產(chǎn)150萬t鐵水為例,高爐流程和COREX流程的投資及定員情況見表7。由表可見,高爐工藝的噸鐵投資為625DM/t,而COREX工藝為510DM/t,與高燒焦煉鐵工藝相比,COREX工藝的噸鐵投資低18.4%,所需人員少56.5%。在生產(chǎn)成本方面,Dr.H.Wiesinger(赫斯特·魏辛格)載文指出,在印度京德勒公司,COREX生產(chǎn)成本比常規(guī)高爐低15%~25%,而鐵水質(zhì)量完全相同。(4)利用煤氣COREX煉鐵工藝的副產(chǎn)品是含有大量CO和H2,含雜質(zhì)很低,這種煤氣純凈、熱值高,可以用來生產(chǎn)DRI,生產(chǎn)DRI的尾氣又可以用于發(fā)電或給鋼廠的加熱爐或其他設(shè)備進(jìn)行加熱,實(shí)現(xiàn)煤氣的多級利用。(5)生產(chǎn)調(diào)節(jié)是靈活的COREX生產(chǎn)工藝可在幾小時(shí)內(nèi)調(diào)整鐵水和爐渣的成分,設(shè)備停工和重新開工比較容易,生產(chǎn)調(diào)節(jié)比較靈活。(6)浦項(xiàng)、奧鋼聯(lián)的研究開發(fā)現(xiàn)代高爐發(fā)展了600多年,已趨于成熟,而COREX工藝誕生才24年,處于技術(shù)成長期,還有很大的發(fā)展空間。浦項(xiàng)和奧鋼聯(lián)還積極進(jìn)行開發(fā),目前已形成利用粉礦直接生產(chǎn)鐵水的FINEX新工藝。通過對COREX工藝的開發(fā),完全可以進(jìn)一步開發(fā)煤氣使用技術(shù),并形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新工藝和專有技術(shù)。5.2使用x技術(shù)的不足和設(shè)備清潔(1)與電能dri設(shè)備的配套使用目前運(yùn)轉(zhuǎn)的4套COREX設(shè)備,型號均為C-2000,設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為80~100萬t,對規(guī)模大的鋼鐵廠難以單獨(dú)提供鐵水,同時(shí),MIDREX設(shè)備生產(chǎn)的DRI,要與電爐或電轉(zhuǎn)爐配套使用。(2)運(yùn)營率低于高終集中高爐作業(yè)率可高達(dá)98.5%,而COREX僅為92%~94.7%,比高爐要低。(3)c-2000停工浦項(xiàng)C-2000設(shè)備的停產(chǎn)檢修根據(jù)煉鋼廠的計(jì)劃而定,開始時(shí)每隔10~14天進(jìn)行檢修一次,即煉鋼廠檢修,C-2000相應(yīng)停產(chǎn)8~12h;以后浦項(xiàng)決定將C-2000停產(chǎn)檢修時(shí)間延長到21天一次。浦項(xiàng)COREX設(shè)備第一代爐役生產(chǎn)了5年零9個(gè)月,2001年8月對設(shè)備進(jìn)行大修后,將第二代爐齡設(shè)計(jì)為10年以上,這一壽命仍只有先進(jìn)高爐的一半左右,目標(biāo)能否達(dá)到,還有待實(shí)踐證明。(4)氧氣消耗很大高爐配套鼓風(fēng)機(jī),而COREX設(shè)備要配套大型制氧機(jī),C-2000設(shè)備需要制氧設(shè)備7.6萬m3/h,投資較大。(5)實(shí)現(xiàn)煤氣充分利用的裝置C-2000生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生煤氣220000m3/h,這種煤氣熱值高(7500~8000kJ/m3),只有實(shí)現(xiàn)煤氣的充分利用,COREX才有較好的經(jīng)濟(jì)效益。6成本、操作和環(huán)保COREX工藝是一種煉鐵前沿技術(shù),可以使用鐵礦和非焦煤生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鐵水,在成本、操作和環(huán)保等方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。隨著COREXC-3000設(shè)備的設(shè)計(jì)并達(dá)到實(shí)際應(yīng)用,必將進(jìn)一步顯示規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)越性,而將COREX技術(shù)與薄板坯連鑄連軋組成的全新流程的緊湊連續(xù)型綠色鋼廠前景也是光明的。6.1finex試驗(yàn)在浦項(xiàng)和奧鋼聯(lián)聯(lián)合研究和開發(fā)項(xiàng)目中,共同探討在COREX工藝中添加粉礦處理的可能性,為此,浦項(xiàng)在C-2000COREX裝置中進(jìn)行了噴吹礦粉試驗(yàn),粉礦噴吹速率已達(dá)3.1t/h,直接利用粉礦比例可增至15%。京德勒的生產(chǎn)表明,鐵礦粉用量也可達(dá)到15.5%。作為COREX技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,浦項(xiàng)和奧鋼聯(lián)還積極進(jìn)行開發(fā)利用粉礦直接生產(chǎn)鐵水的FINEX新工藝。這種新工藝完全利用粉礦,不需進(jìn)一步處理,因此大幅度降低了鐵水成本,可以把粉塵和有害物質(zhì)排出,減少到高爐煉鐵工藝的十分之一。在一臺日產(chǎn)15t的試驗(yàn)設(shè)備已獲得良好效果基礎(chǔ)上,在浦項(xiàng)鋼鐵公司建造了一臺日產(chǎn)150t中間試驗(yàn)設(shè)備,已于1999年5月投入運(yùn)行,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段,對工藝操作參數(shù)進(jìn)行考察和確認(rèn)。2001年1月,浦項(xiàng)建造了年產(chǎn)能力為60萬t的FINEX示范廠,計(jì)劃于2003年5月投產(chǎn)。按照規(guī)劃,到2010年,FINEX法將逐步取代浦項(xiàng)爐齡到期的高爐。6.2c-400在浦項(xiàng)的放大作用年產(chǎn)能30萬t的伊斯科COREXC-1000設(shè)備是將德國凱爾COREX中間試驗(yàn)廠規(guī)模按照1∶5比例放大,而浦項(xiàng)是將C-1000按1∶2比例進(jìn)行放大。根據(jù)來自工程設(shè)計(jì)、擴(kuò)大生產(chǎn)能力和日常生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),COREX技術(shù)的下一個(gè)里程碑將是C-3000設(shè)備的誕生。該裝置已經(jīng)設(shè)計(jì),可達(dá)到實(shí)用階段,年產(chǎn)生鐵量可提高到90~120萬t。6.3焦?fàn)t/高爐工藝低COREX