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COREX 工艺学习总结

时间:2015-07-24 15:14:51|浏览:|评论:0条   [收藏] [评论]

COREX工艺学习总结学习地点:上海宝钢学习人:操应中开始时间:2012年12月24结束时间:2013年1月17COREX熔融还原工艺流程图一、COREX熔融还原原理通过传统途径烧结厂、焦化厂以及高炉的铁水生…

COREX 工艺学习总结

学习地点:上海宝钢

学习人:操应中

开始时间:20121224

结束时间:2013117

COREX熔融还原工艺流程图

 

 

一、COREX熔融还原原理

通过传统途径烧结厂、焦化厂以及高炉的铁水生产可以由一个单独的COREX®工艺过程代替。在COREX®工艺过程中,以连续化工序方式使用了各式各样的煤(非焦化煤)以及铁氧化物、例如矿块、球团以及烧结矿。作为铁水生产的副产品,将产生中等热量的气体。

COREX®工艺过程同高炉相比较的主要特性是工艺过程的裂变成为两个反应。

• 还原性气体的产生以及熔融气化炉中海绵铁的熔化

• 还原炉中铁矿/球团的还原

煤在熔融气化炉底部通过部分氧化方式气化之前,要在熔融气化炉的上部(拱顶)干燥并且排气。

熔融气化炉中产生的还原性气体,在通过了粉尘热旋风分离器之后,转送到安装在熔融气化炉上方的还原炉中。

还原炉按照对流原理工作,还原温度接近850。由这个工序过程产生的热海绵铁借助于速度可控制的螺旋式运输机直接地输送到熔融气化炉中,在此由煤部分氧化产生的能量来熔化它。铁水以及矿渣周期性地从炉缸出铁出渣。

 

二、Corex技术的工艺特点

Corex装置主要由预还原竖炉和熔融气化炉两部分组成,相当于把高炉裁成两截,即高炉上部的块状带相当于Corex的预还原竖炉、高炉软融带以下部部分相当于熔融气化炉。

Corex技术特性:

一是减轻了作为高炉巨大料柱骨架作用的焦炭功能,所以Corex可以直接使用非焦煤;

二是高炉软融带作用和透气性的问题影响减弱,使Corex可以适当使用一些粉矿或厂内回收的含铁废料;

三是Corex熔融气化炉所产生煤气通过外循环处理后进入预还原竖炉,这就可以避免了类似高炉那样的碱金属和锌的富集问题;

四是由于在Corex熔融气化炉的高温(1000)下,装入原燃料,这就使有机挥发份物质得以裂解、硫磺被大部分固化在炉渣里,使得环保的有害物质排放要远远好于高炉流程。

 

三、Corex优点与缺点

COREX优点:

  A、熔融还原工艺不使用焦炭,不需建焦炉和化工设施,使用块矿和部分球团矿时可不建烧结设施,减少了较大污染源。为实现钢铁厂清洁生产、减少环境污染创造了条件。

  B、焦煤资源少,且分布不均匀,炼铁不用焦煤有利于钢铁工业可持续性发展

  C、熔融还原炼铁流程短,投资少,具有降低生产成本的潜力。

COREX缺点:

A、生产效率偏低,设备利用系数仅为0.9/立方米.天,大大低于高炉的利用系数指标。其主要限制环节是预还原炉的生产效率偏低,造成预还原炉和终还原炉的生产效率很难匹配。

B、对煤种有比较严格的限制,特别是煤种的结焦性、挥发份和固定碳等参数要有合理的搭配,为保持较高的作业率仍需要10~20%焦炭

C、只能使用高品位块矿或球团矿,不能使用粉矿,原料来源受到限制

D、铁水质量和炉龄与大型高炉相比还有一些差距,设备要比高炉复杂,由于引进技术、设备等因素,因而投资也就相对略高,输出副产煤气的合理利用也成为其是否具有经济竞争力的关键因素。

 

四、矿煤槽及上料系统

矿线上料系统

矿线上料系统工艺流程及概述

矿线上料系统包括三个部分:矿线垂直上料系统、竖炉炉顶装入系统和矿动态布料系统。原料通过矿槽系统槽下筛分、分散称量工艺流程,然后由矿线槽下皮带机输送至中间转运站的中间料仓中,再通过中间料仓下的给料皮带转运到矿垂直皮带机的底部,经矿垂直皮带机运至竖炉炉顶装入系统,最后经矿布料器排入竖炉。 

1)矿线垂直上料系统

矿垂直皮带机工艺流程图

矿、煤线采用的是两套独立的垂直上料系统,矿上料垂直皮带机负责将中间料仓(26m3)转运皮带输送来的原料运送至竖炉炉顶,然后经矿石上料主皮带机运往还原竖炉炉顶装入系统。

2)还原竖炉炉顶装入系统

还原竖炉炉顶装矿设备为串罐装矿联锁炉顶设备,装矿设备包括矿上料罐、矿中间罐和矿下料罐以及附属的均排压系统。矿中间罐的上下分别与上下两个连锁料斗相接,每个料罐下部均设有空罐料位开关,其中矿上料罐和矿下料罐上部设有满料位开关。

当矿上料罐中炉料装入矿中间罐后,矿上料罐排空时(空料位信号)上密封阀关闭,上联锁料斗关闭,矿中间罐开始均压。矿中间罐均压完成后,下密封阀打开,下联锁料斗打开,矿中间罐内的炉料装入矿下料罐,最后炉料经矿下料罐、矿料流阀及矿动态布料器设备装入还原竖炉。

 

图1.1-2 矿线装入系统流程图

 

矿线炉顶装入流程:矿上料罐→矿上联锁料斗(上闸阀、上密阀)→矿中间罐(包括均排压系统)→矿下联锁料斗(下闸阀、下密阀)→矿下料罐→矿料流阀→矿布料器→竖炉炉内。矿线装入工艺流程见图

3)矿石动态布料系统

因矿线为非连续布料,炉料经串罐装入系统后通过矿料流阀开度大小,来控制下料的速度,最终炉料通过安装在竖炉顶部的矿石动态布料器进入竖炉。

 

矿石动态布料器主要分为液压驱动机构、万向节和布料溜槽三个部分。通过预设的集成电路模块MAC8程序控制器,来控制液压驱动机构带动布料器万向节的圆周运动,实现在各个方向上的布料。矿石布料的模式有四种,分别为定点布料,扇形布料,环形布料和中心布料。

MAC8控制器预设了8环矿布料档位,从在02.8m半径上每间隔0.4m为一环,每环可调节布料厚度0-1m。通过设定布料器的布料时间可以调整矿料流阀开度,来实现控制每批料排料的时间。矿石的布料档位对竖炉炉况有极其显著的影响,特别是还原煤气气流分布、煤气利用率和金属化率、竖炉压差等有着决定性作用。

 

煤线上料系统

煤线上料系统工艺流程及概述

煤线上料系统包括三个部分:煤线垂直上料系统、气化炉炉顶装入系统(包括煤螺旋给料机)和煤动态布料系统(包括海绵铁翻板动态布料器)。原料通过煤槽系统槽下筛分、分散称量工艺流程,然后由煤线槽下皮带机输送至中间转运站的中间料仓中,再通过中间料仓下的给料皮带转运到煤垂直皮带机的底部,经煤垂直皮带机运至气化炉炉顶装入系统,最后经一级/二级煤螺旋和煤动态布料器排入气化炉。

1)煤线垂直上料系统

煤垂直皮带机工艺流程图

矿、煤线采用的是两套独立的垂直上料皮带机,煤垂直上料皮带机负责将中间料仓(26m3)转运皮带输送来的原料运送至气化炉炉炉顶,然后经煤主上料皮带机运往气化炉炉顶装入系统。

2)熔融气化炉炉顶装入系统

熔融气化炉炉顶装煤设备为串罐装煤联锁炉顶设备,装煤设备包括煤上料罐、煤中间罐和煤下料罐以及附属的均排压系统。煤中间罐的上下分别与上下两个连锁料斗相接,每个料罐下部均设有空罐料位开关,其中煤上料罐和煤下料罐上部设有满料位开关。

煤线装入系统流程图

煤上料罐中炉料装入中间罐后,煤上料罐排空时(空料位信号)上闸阀和上密封阀关闭,中间罐开始均压。煤中间罐均压完成后,打开下密阀和下闸阀,煤中间罐内的炉料装入煤下料罐,最后炉料经煤下料罐、煤一级/二级螺旋给料机及煤布料器设备装入熔融气化炉炉。与竖炉区别在于,煤线用螺旋给料机取代料流阀实现连续布料;而且煤下料罐有200m3,在煤线装料停止时仍能维持约1h的排料。

煤线炉顶装入流程:煤上料罐→煤上联锁料斗(上闸阀、上密阀)→煤中间罐(包括均排压系统)→煤下联锁料斗(下闸阀、下密阀)→煤下料罐→一级煤螺旋→二级煤螺旋→煤布料器→气化炉炉内。

3)煤动态布料系统

煤线与矿线略有不同,煤线为连续布料,炉料经串罐装入系统后经一级/二级煤螺旋给料机来实现输送,通过煤螺旋转速来控制下料的速度,最终炉料通过安装在气化炉顶部的煤动态布料器进入竖炉。

煤动态布料器

煤动态布料器和矿动态布料器类似,同样分为液压驱动机构、万向节和布料溜槽三个部分。通过预设的集成电路模块MAC8程序控制器,来控制液压驱动机构带动布料器万向节的圆周运动,实现在各个方向上的布料。煤布料模式有四种,分别为定点布料,扇形布料,环形布料和中心布料。

MAC8控制器预设了11环煤布料档位,从在05.0m半径上每间隔0.5m为一环,每环可调节布料厚度0-1m。煤线为连续布料,通过煤螺旋转速调整来控制排料速度,通过设定布料器的布料时间可以调整煤每批料在气化炉的铺设速度。煤的布料模式对气化炉炉况有极其显著的影响,特别是料层的铺设对上升煤气流分布和气化炉透气性、块煤的燃烧点位置和最终燃料消耗、铁水质量等有着决定性作用。

(4)海绵铁动态翻板布料器

随着COREX炉型的不断扩大,海绵铁(DRI)由竖炉排入气化炉的过程中二次均匀布料的问题越来越受到重视。20024月,在南非萨达纳厂COREX大修时,首次采用了动态DRI动态翻板布料器(Distribution Flaps),通过在八个下料管的出口各安装有一个DRI翻板,可以使DRI环形、均匀的布料于熔融气化炉的半焦床表面。

采用DRI动态翻板布料器,在位置0-5m环形可调。DRI翻板可以由上向下运转,对入料角度作调整,不用克服物料重力,布料角度灵活,范围更大。

 

海绵铁动态翻板布料器

由动态煤布料器和动态DRI翻板布料器配合,共同实现焦、煤和海绵铁在气化炉的错层铺料,以达到合理的C/O比,实现低燃料消耗和高铁水质量。

 

五、煤气系统

           煤气系统可大致分为几个子系统:发生煤气、还原煤气、冷却煤气、过剩煤气、炉顶煤气系统。

由气化炉产生的荒煤气称为发生煤气,温度在10501080之间,其中含有大量粉尘。发生煤气经过热旋风分离器除尘后分为两部分,一部分通入竖炉内,而另一部分经过冷煤气填料洗涤器后分为两路,其中一路煤气即为冷却煤气,其先经过冷煤气可调文氏洗涤器进一步去除粉尘,然后通过煤气压缩站加压。加压后的冷却煤气分为三路,主要对煤和矿的布料器以及对气化炉产生的煤气进行冷却,使进入竖炉的煤气温度达到850度的要求。

进入竖炉的煤气称为还原煤气,与铁矿石发生气固基还原反应,反应后产生的气体即成为炉顶煤气。炉顶煤气经过顶煤气填料洗涤器后,温度大幅下降,水份和压力也将有所下降,粉尘的含量也大大减少;顶煤气经过可调文氏管洗涤器,对炉顶煤气中的粉尘进行进一步的处理,另外,可调文氏管也起到降压的作用,使得炉顶煤气与过剩煤气混合后的压力能达到下游用户所需压力。

冷煤气填料洗涤器中出来的另外一路即为过剩煤气,它先分为两路经过过剩煤气可调文氏洗涤器做进一步的处理,此处的可调文氏洗涤器是对整个工艺的压力进行调节,当系统压力过高时,可以下移锥体,使系统压力下降;而当系统压力偏低时,可以上移锥体,使系统压力升高,以免炉内压差过大影响生产的顺利进行。

 

六、出铁场系统

   COREX炉共设有两个铁口,铁口间夹角180°,采用双矩形AB两出铁场对称布置。每个出铁场下各设置两条铁水停放线(尽头线),采用260t混铁罐车受运铁水。出铁场设计为平坦型,在A出铁场设有一条上出铁场平台的高架道路,主要用于炉前小型设备及各种散料的运输。炉前还设有起重设备及吊装孔,用于炉前大型设备的吊装。

每个出铁场上设有1条固定贮铁式主沟,1套渣铁沟,1台铁水摆动流槽,1台液压泥炮、开铁口机及移盖机。

在出铁场下(COREX180°侧)地坪设置集中炉前液压站,同时还设置有各种生产用的小房:工人休息室、泥炮及开铁口机操作室、配管室、工具室及卫生间等。

高炉炉渣处理设有水渣、干渣两种方式。正常工作时全部冲水渣,两个出铁场共用一套INBA水渣处理系统。

 

七、水系统

 

水系统包括工艺水系统、关键设备冷却水、非关键设备冷却水系统、冷却壁水系统和各种补水系统组成

工艺水系统:

工艺水系统是提供给COREX工艺煤气清洗系统所需水的压力和流量。气体来自于COREX工艺中(冷却气体或过剩煤气),清洗和降温两个目的。

 

关键设备冷却水:

关键水系统是一个密闭循环的纯水系统,主要对COREX的一些重要设备(风口,粉尘烧嘴,氧气烧嘴和料位计)进行冷却,流程图如下所示,冷却水经主泵加压后至各用户点,冷却过后的水再回流至过滤器和换热器,做进一步的过滤和冷却,而后再经主泵加压循环,这是正常的密闭循环流程

 

非关键设备冷却水系统:

非关键水系统是一个密闭循环的纯水系统,主要对关键水系统冷却设备之外的一些重要设备(环境温度比关键水系统较低)进行冷却,主要包括DRI翻板,煤布料器,煤螺旋,DRI螺旋,AGD,矿布料器,塔上液压室和炉前液压室的换热装置以及冷煤气压缩机,其中,由于矿布料器所处的位置较高,水压不够,要经加压泵进行额外的加压后在对布料器进行冷却,流程图如下所示,冷却水经主泵加压后至各用户点,冷却过后的水再回到过滤器和换热器,做进一步的过滤和冷却,而后再经主泵加压循环,这是正常的密闭循环流程。

冷却壁水系统:

冷却壁及炉底水冷系统用户包括110段冷却壁及炉底水冷管冷却。用户使用后的回水经过滤器过滤,再经板式换热器冷却后,用泵加压供用户循环使用。当冷却壁局部漏损时,可采用修复回路泵对冷却壁进行强制循环冷却。冷却壁和炉底冷却的目的是带走气化炉产生的热量并且保证内衬耐火材料的预期平均温度。冷却壁是通过密闭水循环来冷却的。水通过板式换热器串联热交换器冷却。

冷却壁冷却系统进一步提供冷却壁维修回路。修复回路的任务是,如果COREX工厂在今后的生产中部分冷却壁损坏,这些冷却壁将植入特殊的软管,这些软管将被连接到修复回路。

 

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