年產250萬噸直接還原鐵項目可行性研究報告-wenkub.com

　 　

【正文】 (7) 環境安全儀表 為確保裝置安全生產和人身安全，在裝置區易發生可燃氣體泄露和積聚的場所，設置可燃氣體探頭； 易發生有毒氣體泄露和積聚的場所，設置有毒氣體探頭。 d 輔助部件的選擇 在未設置切斷閥和旁路閥的場合選用手輪機構。 低差壓，大口徑切斷閥選用氣缸蝶閥。 c 儲罐液位測量一般選用雷達或伺服液位計。 c 其它流量計 大管道水流量測量選用電磁流量計或超聲波流量計。非標準節流裝置的選用規定如下： 測量低雷諾數流體的流量選用 1/4 圓孔板； 液體中含有氣體或氣體中含有凝液的介質，或液體中含有固體顆粒的介質時，可選用偏心孔板； 一般情況下取壓方式采用法蘭取壓方式，壓力等級為 或更高，法蘭標準為 HG20615,密封面型式為 RF 接面，法蘭取壓口直徑Φ 23。 正常流量的刻度讀數應為 50％ ?70％。氨氣和液氨均選用氨專用壓力表。 (2) 壓力儀表 測量穩定壓力時，正常操作壓力應為量程的 1/3～ 2/3；測量脈沖壓力時 ，正常操作壓力應為量程的 1/3?1/2；測量壓力高于 時，正常操作壓力應為量程的 1/3?3/5。溫度范圍為 80℃ ?500℃，刻度盤直徑一般選用 250 毫米。現場一次儀表以電動儀表為主，除脈沖信號、開關信號， RTD/TC 等信號外，均采用 4～20mADC+HART 智能標準傳輸信號。 空調系統 操作室內空氣基本恒溫、恒濕；對空氣進行過濾、除塵及凈化，保持較高的新風置換率。 (2) 本著以人為本的原則，采取有效措施，減少噪音干擾，房間采用簡潔明快的色調，營造安靜、優美的工作環境，適宜操作人員在封閉環境下工作。 公用工程控制室 DCS操作站分組見表 47 表 47 DCS 操作站分組表 序號 裝置名稱 操作站數量 操作站組編號 備注 35 1 循環水場 2 1 2 污水處理場 2 2 公用工程 DCS I/O 點數見表 48 表 48 DCS I/O 點數 序號 信號類型 用途 冗 余 方式 數量 備注 1 AI（ 4～ 20mA） 檢測 非冗余 243 2 AI（ 4～ 20mA） 控制 冗余 13 3 RTD/TC 檢測 非冗余 90 4 AO（ 4～ 20mA） 控制 冗余 13 5 DI 檢測 非冗余 220 6 DO 控制 非冗余 124 建筑結構要求 控制室建筑是集操作和管理于一體的建筑，是全廠重要的自控和系統管理中心，以自控系統為主體結合網絡信息通訊、現代管理，通過控制級網絡和管理級網絡的聯網，工廠管理和生產調度系統的生產指令可直接到控制室。 設 4 臺操作站， 分組監控管理 ， 操作站 之間 互相備用 。 DCS系統配置 4 臺打印機負責各類報表和日志的輸出。中央控制室分別設置一套 DCS 系統， SIS 系統、 FGDS 系統。有關聯鎖的重要信號可同時在輔助操作臺上實現聲光報警。 (1) 復雜控制 本方案采用的控制方案以 單參數控制為主，輔之以少量的串級控制，流量比值控制和邏輯控制 。配高分辨率直角平面彩色 CRT 或 LCD，帶球標和操作員鍵盤。 備煤、氣化系統及還原 氣升溫及爐頂氣壓縮部分 SIS I/O 點數見表 44 表 44 SIS I/O 點數 序號 信號類型 用途 冗余方式 數量 備注 1 DI 檢測 冗余 50 2 DO 控制 冗余 115 3 AI 檢測 冗余 20 4 A0 檢測 冗余 20 可燃 /有毒氣體報警系統（ FGDS） 可燃 /有毒氣體報警系統獨立于 DCS 系統和 SIS 系統。 安全儀表系統基于故障－安全的原則執行緊急停車，安全聯鎖等功能。 DCS 的通信系統除滿足系統內部的通信要求外，具備與 SIS 通信以及工廠信息管理網的通信。 工程師站用于 DCS 日常系統維護及組態、調試、修改。且系統本身內部各個重要元件具有冗余功能，不會因為軟件或硬件的故障而使功能喪失。公用工程控制室設置在還原氣污水處理場；循環水場設置現場機柜間，其信息 通過冗余的通訊 方式將信號送到公用工程控制室。 以上各套系統的設置保證全裝置在安全可靠前提下自動控制和有效管理，保證產品質量。 SIS 系統至 DCS 系統之間采用通訊傳輸。 所有控制系統包括 DCS、 SIS、 FGDS 均按工藝界區的劃分由北京 XX 公司和 XX冶金設計院完成相關的設計。 本項目工藝生產過程復雜，環節多，設備臺件數多 , 控制及工藝復雜，對操作安全要求嚴格，裝置介質具有易燃易爆等特點 , 這些都要求自動控制系統具有高精度、高可靠性和高可用性。氣化系統包括煤 30 漿制備、氣化、灰水處理、變換、脫硫、脫碳、硫回收等。渣通過爐前水淬，送入指定的渣場。 加料系統是把豎爐產出的熱的直接還原鐵裝入鐵浴爐，加料管內通氮氣，阻止鐵浴爐內的煤氣外溢，小塊焦也通過該管加入到鐵浴爐內。 部分氧氣通過熱風爐富氧鼓風，大部份氧氣通過噴槍射入爐內，以平衡頂吹和側吹的溫度。球團在預熱還原帶與上行的爐氣相接觸被預熱和還原。脫碳壓力～ ,脫碳后還原氣含 CO2 ～ 2％經變換煤氣預熱并減壓后去還原氣加熱爐升溫。 直接還原鐵系統 本部分包括還原氣升溫、豎爐、爐頂氣降溫除塵、上料系統 和爐頂氣壓縮。 系統中各排液、導淋回收的 NHD 溶液，經排液總管進入溶劑系統貯槽內。此氣體即為高壓閃蒸氣，和脫硫工段來的脫硫閃蒸氣混合后進入脫碳閃壓機，閃蒸氣升壓、冷卻后與變換氣混合后，經氣 氣換熱器降溫后再去脫硫工段循環吸收。后兩級閃蒸氣中含有 H2S、 CO2 等，經脫硫閃壓機壓縮后去濃縮塔，被 NHD 溶液吸收H2S 后放空。從脫硫低壓閃蒸槽出來的富液與來 自再生塔底的 NHD 貧液換熱，使 NHD富液中的氣體全部解吸出來， NHD 貧液先經貧富液換熱器 III 冷卻，然后由脫硫貧液泵 II 提壓，進入貧富液換熱器 II 和貧富液換熱器 I 降溫，經過水冷器換熱，再去 NHD 脫碳工段，部分在溶液換熱器中與脫碳富液換熱。 脫硫脫碳 脫硫： 來自變換工段的變換 氣經 NHD 脫碳工段的氣 —氣換 熱器換熱冷卻后進入脫硫塔底部，與塔內自上而下的 NHD 溶液逆流接觸吸收絕大部分 H2S氣體及部分 CO COS、 H2 等氣體，出脫硫塔的脫硫后的 常溫變換 氣去 經脫硫氣分離器分離掉夾帶的 NHD 溶液后，去 NHD 脫碳工段 脫除剩余 CO2。 變換 來自氣化工段被蒸汽充分飽和的 原料氣 （ MPaG， 216℃ ），經氣液分離器分離液體后， 與凈化后的還原氣換熱（還原氣升溫至～ 190℃ 并減壓至～ MPaG 送直接還原鐵系統加熱爐 ） 和副產蒸汽降溫，調整煤氣中的水碳比，以達到適宜的變換率。 從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進入高壓閃蒸器，經高壓閃蒸濃縮后的黑水再經真空閃蒸濃縮后由渣池泵送入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。大的渣塊經破渣機進行破碎。粗煤氣經下降管和導氣管間的環隙上升，進入洗滌塔頂部的塔板，來自高壓冷凝液罐的工藝熱冷凝液將粗煤氣中殘留的細灰洗滌下來。粗煤氣沿下降管與導氣管之間的環隙上升，經激冷室上部折流板折流分離出部分粗煤氣中夾 帶的水分，從氣化爐旁側的出氣口引出，送往文丘里管和洗滌塔。 氣化反應生成粗煤氣及少量的其它物質（包括氯化物、硫化物、氮氣、氬氣及甲烷等）、液態熔渣及細灰顆粒。 進入氣化爐激冷室的激冷水來自于洗滌塔旁的激冷水泵，激冷水進入位于激冷室下降管頂端的激冷環，并沿下降管內壁向下流入激冷室。 氣化反應在氣化爐反應段瞬間完成，生成 CO、 H CO H2O 和少量CH H2S 等氣體。 制漿用水由制漿水泵將水由制 漿水槽經計量后送入磨機。 氣化 煤漿制備工藝流程 由煤 貯 運系統送來的原料煤（干）送至煤貯斗，經稱重給料機控制輸送量送入棒磨機，加入一定量的水，物料在棒磨機中進行濕法磨煤。 23 工藝流程及消耗定額 備煤 原料煤 經汽 車 運輸 進廠，貯煤場由橋式抓斗起重機和推土機承擔原料煤的倒運。對焦碳強度要求不高。 高爐不能配吃粉狀含鐵原料，焦碳質量低于二級冶金焦影響高爐順行，導致成本大幅度上升。 鐵浴爐設鼓風機及風機房。 煤粉制備系統包括中速磨、煙氣爐、布袋粉塵收集器、收粉罐、噴吹罐、氮氣罐、壓縮空氣站、噴吹管線、噴槍。料倉中的HBI 也可在生產時少量配比加入鐵浴爐，但配比不能超過 4%，料倉中的HBI 因密度較大，不能浮在渣液表面直接吸收爐膛燃燒熱，同時因料倉 HBI為致密冷料，反應速度慢，降低了生產效率，增加了能耗。大大地擴展原料的來源，能利用大多數的鋼鐵產品廢棄物，促成鋼鐵生 產的零污染。鐵浴爐可冶煉高磷礦。過程產生的煤氣從爐頂先經過熱旋風粗除塵，粗除塵顆粒返回鐵浴爐作原料，半凈熱煤氣由一座水冷洗滌裝置冷卻和凈化，一部份用于熱風爐燒爐用，一部份用于豎爐還原氣加熱爐作燃料，一部份供球團、鍋爐使用， 富余的煤氣降溫進煤氣管網。煤和焦為發熱劑和還原劑。入爐原料 (煤，焦粉，礦粉，熔劑 )用氮氣從安裝在側面的盆腔同時吹入熔池。 從發展的角度 來看， Midrex 技術工藝 的市場占有率在相當長的一段時間內仍將占據統治地位。 20 世紀 70 年代墨西哥在固定床 HYLI 法基礎上發展為 HYLⅢ式豎爐，應用相當廣泛，約占世界直接還原鐵產量的 17％。 直接還原后的廢氣中仍含有大量的 CO和 H2(約 70％ )， 通過洗滌器重新返回到重整爐， 重整后 進入豎爐循環使用。據統計，其生產量 2021 年為 2684 萬 t，占直接還原法產量的 66％以上。 還原區發生的基本反應如下： 3 Fe2O3 + CO 2 Fe3O4 + CO2 3 Fe2O3 + H2 2 Fe3O4 + H2O Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2 Fe3O4 + H2 3 FeO + H2O FeO + CO Fe + CO2 FeO + H2 Fe + H2O 3Fe + 2CO Fe3C + CO2 3Fe + CO + H2 Fe3C + H2O 3Fe + CH4 Fe3C + 2H2 在氣基直接還原工藝中，豎爐法的 MIDREX 和 HYL 占有絕對優勢，具有工 藝技術成熟可靠、投資少、生產率高（容積利用系數可達 8～ 12t/m3178。將還原氣（氫、一氧化碳和其它成分的混合物）以可控的成分和溫度引入到還原反應器內。 綜合以上，本項目采用絡合鐵法脫硫。其溶液的活性及穩定性好，正常情況下無 Fe(OH)3 沉淀，沒有堵塔危險。克勞斯反應段由工 藝氣加熱器、催化反應器和硫磺冷凝器組成。 表 4－ 2 NHD 和低溫甲醇洗工藝技術比較表 序號 項 目 低溫甲醇洗 NHD 1 吸收環境 50 ℃ 5℃ ~0℃ 2 溶劑循環量 小 大 3 凈化度 CO220106 H2S106 CO2% H2S5106 4 制冷消耗 高 低 5 溶劑熱穩定性 好 好 6 價格與來源 市場供應多，價格低 市場供應多，價格較高 7 其他說明 粘度小、吸收易達到平衡 粘度大、傳質差 8 工藝技術的成熟性 成熟 成熟 9 影響投資因素 設備多、部分材料、機泵需引進 軟、硬件費低 10 操作與投資 操作費用少、投資高 操作費用高（ 10%） ,投資低（ 40%） 對煉鋼用還原氣來說，由于對 CO2和 H2S 的凈化要求較合成氣低，溶劑循環量會有所減少。 NHD 凈化可將 CO2 脫至 %以下， 17 H2S 小于 1PPm。該法缺點是在低溫下操作，設備低溫材料要求較高，整個工藝投資較高。 從國內外煤氣化裝置中所采用的脫除酸性氣體的工藝來看，低溫甲醇洗和NHD 較常見。而采用耐硫變換時，由于水煤漿氣化粗合成氣經洗滌后含塵量 1～ 2mg/m3（標），并被水蒸汽飽和，水氣比約 ，直接進入變換，不需再補加蒸汽；流程短，能耗低，故水煤漿氣化配耐硫變換是最佳選擇。 氣化爐的規格主要有 φ3200 和 φ2800 兩種，一般情況下，同一種爐型， 16 由于氣化壓力降低， 每增加 1 臺爐子，投資要增加 30%。 我國科研和工程技術人員也在進行類似 GSP 粉煤加壓氣化技術的工程化工作。采用激冷流程，設備結構簡單。上世紀 70 年代開始研究， 1979 年建成了 3MW 和 5MW 的氣化爐。主要設備需在國外制造，建設周期較長。 Shell 氣化技術是荷蘭謝爾公司開發的一種先進的氣化技術，該技術采用純氧、蒸汽氣化，干粉進料，氣化溫度達 1400～ 1700℃ ，碳轉化率 99%，有效氣體（ CO+H2） 90%以上，液態排渣，采用特殊的水冷壁氣化爐，使用壽命長。該技術由于是水煤漿進料，大量水份要進行氣化，因而以單位體積的 (CO+H2)計的煤耗和氧耗均比 Shell 氣化高。 氣流床氣化技術是煤氣化 技術 的一個 革新 ，加壓氣流床氣化技術