煤基竖炉DRI工艺节能的理论根据
发布时间:2017-11-07 06:32
作者:互联网
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DRI
流程短
炼铁是
钢铁冶金上游
工序。考察
钢铁生产流程,流程最短、能耗最低路线是从
铁矿石直接炼
钢的虚线idealRoute。但这一路线很难实现,因为还原与升温同时进行,高温下
金属铁融化后,还原剂中的
碳即渗入
铁中,
铁水含碳量大于钢的
标准。为了得到含碳量较低的钢,不得不增加炼钢工序,将铁水中的碳再氧化脱去。现代钢铁生产的
高炉-
转炉炼钢流程就是这样,称作二步法炼钢。高炉炼铁碳耗和CO2排放显然高于DRI。直接还原度和碳素消耗关系曲线表明,
煤基
竖炉DRI
工艺碳耗最低炼铁机理是高温下还原
氧化铁为
金属铁,反应中既消耗化学能(还原剂),也消耗
热能(
燃料)。理论研究中,把FemOn+nC=mFe+nCO称为直接还原反应,FemOn+nCO=mFe+nCO2称为间接还原反应。直接还原吸热,耗热多但消耗还原剂少;间接还原放热,耗热少但消耗还原剂多。将直接还原的铁量与全部铁量之比定义为直接还原度rd,作为横坐标,碳耗作为纵坐标,EC为直接还原耗碳曲线,AF为间接还原耗碳曲线,MK为发热剂耗碳曲线,实际碳耗曲线是AOK,最低点是rd25%左右。高炉炼铁实质上就是煤基法竖炉炼铁,如图3所示,温度低于800OC的最上部区域几乎全是间接还原,中部800OC~1100OC为间接还原与直接还原并存区,高于1100OC的下部区域几乎全为直接还原,rd45%左右。高炉技术人员也希望通过减少直接还原度rd进一步降
低碳耗,但由于
焦炭只有在高温下才有较好还原性,而且焦炭在高炉中不仅作为还原剂和发热剂,还起着炉料骨架等作用,在这传统工艺、装备框架内,继续降低rd比较困难。DRI之所以称为直接还原铁,主要是因为氧化铁在固态直接转化为
金属铁,并非直接还原反应炼铁。煤基法竖炉DRI相当于高炉800OC~1100OC区域,间接还原反应与直接还原反应并存,以间接还原为主,rd比高炉炼铁小,比rd=0的气基竖炉大,更接近碳耗最低点,能耗理应低于高炉炼铁。
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。