150万吨直接还原铁项目可研报告

150万吨直接还原铁项目可研报告内容摘要：

用于生产直接还 原铁明显好于发电和供热，也优于以天然气为还原气气源的解决方案。 本项目的顺利实施为国内过剩的焦炉煤气找到了经济、合理、高效的综合利用途径，因而所具 9 有的市场竞争力优势明显。 建设地点 安胜矿业有限责任公司 坐落于 大巫岚镇 青山口村 ， 距秦皇岛港口约105km，距 承秦 高速约 20km， 距青龙县城约 45km。 区内有 公路与秦皇岛市区连通，交通条件便利。 主要建设内容和规模 本项目 建设规模为： 气基竖炉直接还原铁车间，年产直接还原铁 150 万吨。 240 万吨焦化车间，产焦炉煤气 108m3/a，冶金焦 200 万 t/a,焦油 11 万 t/a，粗苯 万 t/a 等。 项目占地面积 约 1180亩，建筑面积 320200m2。 产品 及工艺 产品 ⑴ 直接还原铁，全铁≥ 90％，金属化率≥ 90％； ⑵ 冶金焦，不低于国标 （ GB/T19962020） 二 级，灰分 Ad≤ ％ ，硫分 ≤ ％ ， 反应后强度 CSR≥ ％ ， 反应性 CRI≤ 35％ ， 抗碎强度M40≥ ％ ， 耐磨强度 M10≤ ％。 工艺 焦化 (1)规模及产品方案 10 a 建设规模 本工程建设规模为年产干全焦 240 万 吨（公称能力） ，焦炉为 米侧装捣固焦炉，炉组规模 4 60 孔。 分二步实施，其中一期一步建设一座焦炉，能力为 60 万吨 /年，一期二步建设三座焦炉，能力为 180 万吨 /年。 配套建设备煤、筛焦、鼓冷、脱硫及硫铵、洗氨、洗脱苯和相应的公用工程设施（新鲜水、循环水、消防水、生化处理、制冷站、软水站、变电所等）。 米侧装捣固焦炉 技术成熟可靠 ,投资较少，环保达标，是国内一流的捣固焦炉，符合冶金行业的规划发展要求。 b 产品方案 表 26 产品方案 序号 产品名称 单位 产量 一期 二期 1 全焦 (干 ) t/a 600000 1800000 2 焦炉煤气 (干 ) 104m3/a 25200 75800 3 焦油 t /a 27594 82782 4 硫磺 t /a 1453 4359 5 硫铵 t /a 6734 20203 6 粗苯 t /a 7884 23652 (2) 材料、燃料的耗量 本工程煤种主要有气煤、焦煤、瘦煤、 1/3 焦煤、肥煤、弱粘结煤等以一定的比例配合后使用。 主要原材料耗量 表 27 主要原料材料耗量 序号 名称 单位 一期耗量 二期耗量 1 洗精煤 (干 ) t/a 828000 2484000 2 脱硫催化剂 t/a 3 %浓硫酸 t/a 5380 16139 4 40%NaOH t/a 2119 6357 5 焦油洗油 t/a 801 2404 11 (3)工艺设计 本工程生产工艺分为备煤工艺、炼熄焦、筛焦工艺、煤气净化工艺。 a 备煤 备煤包括洗精煤的卸车、储存、堆取、配合、粉碎及其输送。 采用先配煤后粉碎的工艺， 炼焦用洗精煤由火车和汽车运来，并按煤种类由不同的运煤皮带输送机转运至堆取料机主皮带，（冬季启用解冻库），由堆取料机进行 堆存作业。 上煤时由堆取料机取煤经带式输送机送入配煤仓，配煤仓下的电子自动配料秤将各种煤按相应比例配给到仓下皮带并经除铁器除铁后进入可逆反击锤式粉碎机被粉碎后送焦炉煤塔内供炼焦用。 b 炼熄焦 新建 4 座 60 孔 米侧装捣固焦炉 ，年产焦炭 240 万吨。 焦炉的装煤及出焦除尘均采用除尘地面站方式。 该工程一次设计，分步实施，一步建设一座 焦炉， 60 万吨焦化工程，配一套湿熄焦系统，二步建设三座 焦炉， 180万吨焦化工程，配一套湿熄焦系统。 预留干法熄焦位置。 炼焦基本工艺参数 炭化室孔数 4 60 孔（其中一期 1 60 孔 ） 每孔炭化室有效容积 装炉煤堆比重（干） 每孔炭化室装煤量 (干 ) t 焦炉周转时间 19 h 焦炉年工作日数 365 d 焦炉紧张操作系数 装炉煤水分 10％ 煤气产率 320 m3/t 干煤 成焦率 75％ 12 由备煤车间来的洗精煤由输煤栈桥运入煤塔，装煤车行至煤塔下方 , 由摇动给料机均匀逐层给料 , 用捣固机分层捣实 , 然后将捣好的煤饼从机侧装入炭化室。 煤饼在 950～ 1050℃的温度下高温干馏 , 成熟的焦炭被推焦车经拦焦车导焦栅推出落入熄焦车内，由熄焦车送至 熄焦塔用水喷洒熄焦，熄焦后的焦炭由熄焦车送至凉焦台。 干馏过程中产生的荒煤气经炭化室顶部、上升管、桥管汇入集气管。 在桥管和集气管处用循环氨水喷洒冷却，荒煤气冷却至 84℃左右，送至冷鼓工段。 焦炉加热用高炉煤气和焦炉煤气分别由外部架空管引入，混合煤气和空气经预热后分别进入焦炉燃烧室的立火道汇合后燃烧，燃烧标准温度为1300～ 1320℃。 燃烧后的废气经蓄热室格子砖回收部分显热，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱后排入大气。 上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由液压交换机带动，液压交换传动装置定时 进行换向。 推焦过程中逸散的粉尘由推焦除尘地面站集中处理。 装煤过程中逸散的荒煤气由炉顶设的导烟车抽吸装煤除尘地面站集中处理。 c 筛储焦 本工程将焦炭共分为 40mm、 40～ 25mm、 25～ 10mm、 10mm四级。 焦炭由焦台经带式输送机运至筛焦楼分级后，焦炭至贮焦仓或贮焦场。 筛焦楼双排布置，分别对应 2系。 筛焦楼一步建一排， 焦仓下设置双排卸料口，其中一排卸料口为带式输送机接口，经带式输送机上送往贮焦槽；另一排卸料口为装汽车槽口，焦炭通过电液动闸门放焦装汽车外运。 d 煤气净化 13 根据焦炉煤气的用途及环保要 求，焦炉煤气净化回收系统设有冷鼓、电捕，脱硫及硫回收，蒸氨，硫铵，洗脱苯。 净化后的焦炉一部分作为回炉煤气返回焦炉，一部分作为脱苯管式炉燃料，制冷机组燃料，剩余焦炉煤气外供。 1)鼓冷、电扑 煤气的冷却采用横管冷却器间接冷却工艺，煤气在 初冷器的上、下两段，分别用循环水及制冷水即将煤气冷却到 22℃，再进入煤气鼓风机进行加压，加压后煤气进入电捕焦油器，捕集焦油雾滴后的煤气送往脱硫及硫回收工段。 焦油氨水的分离采用常用的机械化氨水澄清槽进行分离。 分离的氨水至循环氨水槽，然后用循环氨水泵送至炼焦车间冷却荒煤气。 多余的 氨水送至脱硫工段进行蒸氨。 分离的焦油经焦油分离器再次分离氨水和焦油渣后至焦油中间槽贮存。 焦油定期外售。 分离的焦油渣定期送往煤场掺混炼焦。 2)脱硫及硫回收 采用以焦炉煤气中自身含有的氨为碱源， HPF 为催化剂的湿式氧化法脱硫工艺，该法脱硫效率高，不必外加碱源，循环液中含盐量少，不易累积，可不设提盐装置，产生的废液少且可回兑炼焦煤中，因此不仅具有投资省，操作费用低，运行稳定的特点，而且具有良好的环保效果。 剩余氨水蒸氨采用直接蒸汽将氨蒸出，并考虑在终冷塔配入 NaOH 分解氨水中的固定氨。 3)硫铵 煤气的脱氨采 用喷淋式饱和器新工艺，该工艺集酸洗与结晶为一体，流程简单，具有煤气系统阻力小，结晶颗粒大，硫铵质量好等优点。 硫铵干燥采用振动流化床干燥器，具有干燥效果好，操作弹性大不易结块等特点。 14 除尘采用旋风除尘器及雾膜水浴除尘器两级除尘，环保效果好。 4)洗脱苯 煤气的终冷分上下两段，分别用循环水和制冷水冷却煤气到 27℃。 洗苯采用一塔流程，用焦油洗油洗苯。 洗苯塔的填料用孔板波纹填料。 脱苯采用管式炉加热富油、一塔脱苯工艺生产粗苯 (4)辅助工程及公用工程 a 动力耗量 表 28 动力耗量 序号 名 称 单位 一步 数 量 二 步数 量 备注 1 新鲜水 m3/h 152 353 2 煤气净化循环 水 m3/h 9000 9000 3 制冷水循环水 m3/h 1600 1600 4 蒸汽 t/h （冬季） （夏季） （冬季） （夏季） 5 压缩空气 m3/h 4980（生产用） 5230（仪表用） 4980（生产用） 5230（仪表用） 6 电 kwh/a 106 106 b 动力供应 新鲜水：本工程的水源采用地下水，打井供给，来 满足工程生产、生活、消防用水。 循环水：自建循环水系统满足本工程的需要。 制冷水：自建制冷站，满足本工程低温水的要求。 供电：根据规范要求，本工程需双回路供电。 厂区内自建变、配电所给各装置供电。 供汽：由本工程自建锅炉提供。 压缩空气：工艺及仪表用压缩空气由本工程自建的空压站供给。 c 生化处理 15 酚氰废水处理站废水量一期为 （其中蒸氨废水 40m3/h，其它废水 ）；一步和二步总量为 （其中蒸氨废水 70m3/h，其它废水 ）。 生化处理水量及水质 进水水质 (混合水 )： COD: 2020~2500mg/l BOD5: 1000mg/l NH3N: 150mg/l 酚 : 500~650mg/l 硫化物 : 30mg/l HCN: 10mg/l 油 : 300mg/l SS: 210mg/l 生化处理流程： 本工程生化处理流程如下 : 污水 — → 斜管隔油池 — → 气浮池 — → 调节池 — → 缺氧池 — → 好氧池— → 中间沉淀池 — → 接触氧化池 — → 最终沉淀池 — →回用 流程简述如下 : 生产污水首先进入斜管隔油池进 行隔油处理，除去重焦油及轻焦油，后进入气浮池进行气浮处理，去除水中的乳化油及胶状油，然后同生活污水一起进入调节池，调节水质并予曝气后进入缺氧池及好氧池进行生化处理，去处氨氮及大部分 COD、 BOD 等。 出水经沉淀池沉淀后进入接触氧化池进一步处理，去除水中的有害物质，好氧池及接触氧化池内鼓入足够的空气以满足生化处理的需要，最后出水经沉淀池沉淀并加压后作为熄焦补充水。 剩余污泥经压滤机脱水后掺入煤中炼焦。 直接还原铁部分 (1)技术原理 本项目实施的焦炉煤气气基竖炉直接还原炼铁，其中还原气为焦炉煤气。 16 气基竖炉直接还原炼铁工艺主要由以下部件或子系统组成： ⑴ 竖炉、⑵ 工艺气增湿器、 ⑶炉顶气换热器、⑷炉顶气激冷 /洗涤系统、⑸ H2O 脱除器、⑹ CO2脱除器、⑺工艺气循环压缩机、⑻直接还原铁冷却子系统、⑼辅助公用设施等。 核心设备是竖炉。 还原气制备主要由以下部件或子系统组成： ⑴ 煤气柜、 ⑵ 氧化铁预脱硫、 ⑶ 铁钼加氢转化、 ⑷铁锰精脱硫、⑸加热炉、⑹转化炉（合成气中含有甲烷时才需要）等。 在竖炉的还原带，铁矿石首先通过热的还原气的热量传递预热到还原过程所需的温度水平。 预热阶段过后，还原气 H2和 CO 与氧化铁还原反应，矿石中的氧 被去除。 还原反应的机理包括还原剂气体在反应界面的吸附催化、固相层内离子和电子的扩散、新相核的形成及长大等。 气基竖炉直接还原铁车间，年产直接还原铁 50 万吨。 (2)建设条件 a、还原气的要求 气基竖炉直接还原对还原气的要求为： 1）还原气压力和温度 ~， 930℃。 2）还原气成分 H2+CO＝ 70~87%，（ H2+CO） /（ CO2+ H2O）＞ 10； H2/ CO＞。 焦炉煤气含有 H2（ 55～ 60%）， CH4（ 23～ 27%）， CO（ 5～ 8%）， CO2（ ～%）， N2（ 3～ 7%）， O2（ %）， CmHn（ 2～ 4%），密度为 ～ Kg/Nm3，热值为 16746KJ／ Nm3。 焦炉煤气的主要成分是 H CH4和 CO，其中 CH4通过蒸汽重整或部分氧化可转化为 含 H2 74%、 CO 25%的还原性气体。 因此，通过对焦炉煤气中 CH4的 蒸汽重整或部分氧化，可得到完全满足工艺要求的还原气。 从技术上讲，利用焦炉煤气制备气基竖炉直接还原气是完全可行的。 天然气的主要成分为 CH4，若采用蒸汽重整转化为 H2+CO 则消耗大量的 17 水蒸汽；若采用部分氧化转化为 H2+CO 则消耗大量的氧。 因此 ，从经济学角度考虑，作为气基竖炉直接还原的还原气气源，焦炉煤气的经济性远好于天然气。 我国化石燃料的特点是富煤、缺油、少气（天然气）。 天然气作为稀缺资源主要用作城市供气。 而焦炉煤气是许多大型钢厂的副产气，本身就在寻找更经济、合理的出路。 因此，利用焦炉煤气做还原气，社会效益和环境效益更佳。 b、还原气制备工艺流程 自焦化车间来的经过粗净化处理，分离掉焦油、苯、萘并经过粗脱硫的焦炉煤气，进入直接还原车间的焦炉煤气储气柜。 煤气压缩机将自气柜出来的焦炉煤气加压，送过滤器滤去油雾，进氧化铁低温干法预脱硫槽。 经预脱硫脱 除残余硫化氢的焦炉煤气进加热炉加热至 300～ 350℃，再进铁钼加氢反应器，将有机硫转化为 H2S，同时不饱和烃加氢饱和，气体中的氧在此与氢反应生成水，然后进铁锰中温脱硫槽进行精脱硫，使总硫含量≤1mg/Nm3。 经过精脱硫总硫含量与过热蒸汽及经净化脱碳处理的炉顶气混合，进加热炉加热至 660℃左右，通过转化炉顶部的烧嘴进转化炉。 来自空分装置的氧气加入安全水蒸气后。