對(duì)于焦?fàn)t煤氣用于豎爐直接還原的工藝,焦?fàn)t煤氣的消耗量是該工藝需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。豎爐工藝中焦?fàn)t煤氣的消耗量,包括豎爐還原帶、加熱爐、豎爐冷卻帶等。焦?fàn)t煤氣中CH_4和C_2H_6可以與O_2(類(lèi)似于Midrex工藝)或H_20(類(lèi)似于HYL工藝)發(fā)生裂解反應(yīng),本文分別計(jì)算了 CH_4和C_2H_6與0_2、H_2O發(fā)生裂解反應(yīng)的情況。焦?fàn)t煤氣的消耗量主要是由整個(gè)工藝的化學(xué)平衡和熱平衡決定,即包括作為還原劑的消耗量和作為熱源的消耗量,經(jīng)過(guò)計(jì)算得到了如下結(jié)論。焦?fàn)t煤氣中CH_4和C_2H_6與O_2發(fā)生裂解反應(yīng)時(shí):(1)豎爐的煤氣量消耗是由化學(xué)平衡和熱平衡決定的。熱力學(xué)計(jì)算可知,作為熱源的煤氣量消耗大于作為還原劑的煤氣量消耗。因此豎爐的總煤氣量是由熱平衡決定的。CH_4和C_2H_6與0_2裂解時(shí),除還原劑外,熱量的補(bǔ)充有兩種方式:a)直接補(bǔ)充作為熱源的煤氣量;b)先將CH_4和C_2H_6的裂解放熱反應(yīng)由加熱爐轉(zhuǎn)移到豎爐進(jìn)行(ZR),再補(bǔ)充作為熱源的煤氣量。(2)理想條件下(金屬化率100%),采用“還原劑+ZR+補(bǔ)充煤氣”的方式,若金屬鐵的生成溫度為900℃,則1OOmol焦?fàn)t煤氣可以生產(chǎn)2.58kg金屬鐵,即年產(chǎn)60萬(wàn)噸的焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣可以生產(chǎn)金屬鐵27.8萬(wàn)t/年;若金屬鐵的生成溫度為845℃,則100 mol焦?fàn)t煤氣可以生產(chǎn)2.63kg金屬鐵,即生產(chǎn)金屬鐵28.4萬(wàn)t/年,是該方式的最高金屬鐵產(chǎn)量。(3)實(shí)際條件下(金屬化率95%),采用“還原劑+ZR+補(bǔ)充煤氣”的方式,若金屬鐵的生成溫度為900℃,則1OOmol焦?fàn)t煤氣可以生產(chǎn)2.43kgDRI,即年產(chǎn)60萬(wàn)噸的焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣可以生產(chǎn)DRI為26.2萬(wàn)t/年。(4)豎爐中金屬鐵生成溫度為800～950℃范圍內(nèi),加熱爐的熱收入都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱消耗,熱收入是熱消耗的2倍多。因此,爐頂煤氣凈化后其中一部分用于新焦?fàn)t煤氣的加熱,一部分用于其他用途。CH4和C2H6即可以在加熱爐進(jìn)行裂解放熱反應(yīng),也可以采用自重整技術(shù)(ZR,Zero Reformation),將CH4和C2H6的裂解放熱反應(yīng)在豎爐中進(jìn)行,為豎爐提供熱量,從而提高單位焦?fàn)t煤氣的DRI產(chǎn)量。(5)豎爐冷卻帶的輸出煤氣可以水冷后繼續(xù)使用,因此實(shí)際只要保證使用量足夠即可,不需要消耗。那么冷卻尾氣的溫度不高于200℃時(shí),提高尾氣溫度可明顯降低單位金屬鐵冷卻所消耗的氣量。當(dāng)冷卻尾氣溫度高于200℃時(shí),提高尾氣溫度對(duì)降低單位金屬鐵冷卻所消耗氣量的影響變小。因此,控制冷卻尾氣溫度為200℃是比較合理的操作參數(shù)。如表3.6所示,a)理想條件下,若將900℃的金屬鐵冷卻至100℃、150℃、200℃,冷卻后尾氣溫度為200℃時(shí),分別需要焦?fàn)t煤氣2093 m3/tFe、1995m3/tFe、1893 m3/tFe,或者單位體積焦?fàn)t煤氣的冷卻能力為0.478 kg-Fe/m3、0.501 kg-Fe/m3、0.528 kg-Fe/m3。b)實(shí)際條件下,若將900℃的DRI冷卻至100℃、150℃、200℃,冷卻后尾氣溫度為 200℃ 時(shí),分別需要焦?fàn)t煤氣 2232 m3/t-DRI、2125 m3/t-DRI、2015 m3/t-DRI,或者單位體積焦?fàn)t煤氣的冷卻能力為0.449 kg-DRI/m3、0.471 kg-DRI/m3、0.497 kg-DRI/m3。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：TF554
【部分圖文】：

Ｍｉｄｒｅｘ豎爐法是當(dāng)今世界氣基直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)的主導(dǎo)工藝之一，主要應(yīng)用于盛??產(chǎn)石油或天然氣的國(guó)家。它將石油或天然氣通過(guò)轉(zhuǎn)化器變成還原氣體來(lái)還原鐵礦石，其??工藝流程如圖２．１所示［３２，３３］。??－６－??

工藝燃料??（天然氣Ｊ??圖２．１?Ｍｉｄｒｅｘ法ＤＲＩ生產(chǎn)工藝流程??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍｉｄｒｅｘ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ＤＲＩ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??Ｍｉｄｒｅｘ－Ｒｏｓｓ公司是豎爐技術(shù)和礦石加工用化學(xué)氣體行業(yè)的先驅(qū)，Ｍｉｄｒｅｘ就是該公??司于６０年代開(kāi)發(fā)的直接還原鐵工藝。自１９６９年以來(lái)，Ｍｉｄｒｅｘ公司消耗／?２７?Ｍｔ塊礦和??１１８?Ｍｔ球團(tuán)礦，并且成功地采用了?１００％球團(tuán)、］００％塊礦以及球團(tuán)與塊礦的混合礦進(jìn)??行生產(chǎn)［３４］。??Ｍｉｄｒｅｘ工藝允許廠家靈活地選擇鐵礦礦源。正在生產(chǎn)的Ｍｉｄｒｅｘ廠己大批量采用了??４６種鐵礦，其中球團(tuán)礦２０種，天然鐵礦石２６種。實(shí)際上，由于工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用方??面的原因，大多數(shù)廠家都限制它們的礦源數(shù)，僅采用幾種。統(tǒng)計(jì)表明，１９９１年Ｍｉｄｒｅｘ??直接還原廠所用原料中球團(tuán)礦占７８％，而塊礦只占２０％［３（）］。??另外，對(duì)適合于Ｍｉｄｒｅｘ直接還原工藝及其煉鋼的鐵氧化物原料的選擇還應(yīng)從化學(xué)??和物理特性以及還原特性幾方面加以考慮。鐵氧化物原料化學(xué)成分的重要性通常取決于??最終使用者而非直接還原工藝。隨著三十多年來(lái)直接還原技術(shù)的進(jìn)步

HYTEMPIRON氣力輸送系統(tǒng)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2842147