年產(chǎn)250萬(wàn)噸直接還原鐵項(xiàng)目可行性研究報(bào)告(已改無(wú)錯(cuò)字)

　　

【正文】 的 原料氣 （ MPaG， 216℃ ），經(jīng)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(tǒng)加熱爐 ） 和副產(chǎn)蒸汽降溫，調(diào)整煤氣中的水碳比，以達(dá)到適宜的變換率。然后煤 氣與變換氣換熱升溫后，依次進(jìn)入 預(yù) 變換爐和變換爐 ，預(yù) 變換爐的作用是除去煤氣中灰塵和會(huì)使催化劑中毒的有毒物質(zhì)，煤氣 在 變換 爐內(nèi)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)： CO+H2O CO2+H2+Q 由于 一氧化碳變 換反應(yīng)是放 熱 過(guò)程 ，出變換爐的氣體溫度 升高，首先與進(jìn)預(yù)變換爐的煤氣進(jìn)行換熱。然后依次進(jìn)入廢熱鍋爐、鍋爐給水加熱器、脫鹽水預(yù)熱器、凈化還原氣預(yù)熱器進(jìn)行熱量回收。最后經(jīng)水冷器進(jìn)一步降溫后送 NHD 脫硫。 脫硫脫碳 脫硫： 來(lái)自變換工段的變換 氣經(jīng) NHD 脫碳工段的氣 —?dú)鈸Q 熱器換熱冷卻后進(jìn)入脫硫塔底部，與塔內(nèi)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(jīng)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。 脫硫塔底排出的富液，進(jìn)入脫硫水力透平回收能量減壓后，進(jìn)入高壓閃蒸槽閃蒸，該閃蒸氣與脫碳工段的高壓閃蒸氣合并一起進(jìn)入脫碳閃壓機(jī)，升壓后同 變換 氣一起進(jìn)脫硫系統(tǒng)以回收高壓閃蒸氣中的 H2。高壓閃 26 蒸槽液相 進(jìn)入濃縮塔和低壓閃蒸氣一起與自上而下的 NHD 貧液逆流接觸，閃蒸氣中的大部分 H2S 氣體及部分 CO2 氣體被 NHD 貧液吸收， CO2 氣體經(jīng)濃縮塔分離器分離出夾帶的 NHD 溶液后高空排放。 從濃縮塔底出來(lái)的富含 H2S、 CO2 的溶液與 NHD 貧液在貧富液換熱器I 換熱升溫，進(jìn)入脫硫中間閃蒸槽進(jìn)一步降壓閃蒸，閃蒸出一定量含有大量 CO2 和少量 H2 的閃蒸氣，閃蒸氣經(jīng)冷卻去閃蒸氣分離器，閃蒸液又與NHD 貧液在貧富液換熱器 II 中換熱后，進(jìn)入脫硫低壓閃蒸槽，富液中大量的 CO2 閃蒸出來(lái)，經(jīng)閃蒸氣水冷器冷卻到 40℃ ，也進(jìn)入閃蒸氣分離器分離出水分及夾帶的 NHD 溶液，最后進(jìn)入脫硫閃壓機(jī)增壓后，進(jìn)入濃縮塔。從脫硫低壓閃蒸槽出來(lái)的富液與來(lái) 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(lái)， NHD 貧液先經(jīng)貧富液換熱器 III 冷卻，然后由脫硫貧液泵 II 提壓，進(jìn)入貧富液換熱器 II 和貧富液換熱器 I 降溫，經(jīng)過(guò)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。將此貧液分成兩股，一股去脫硫貧液泵 I 升壓后進(jìn)入脫硫塔上部， 另一股由濃縮泵升壓后進(jìn)入濃縮塔上部。 出再生塔填料段的再生氣經(jīng)塔上部的旋流板，用塔頂回流的冷凝液洗滌冷卻后進(jìn)入再生氣水冷器，之后在再生氣氨冷器中進(jìn)一步冷卻，經(jīng)再生氣分離器分離掉再生氣中夾帶水分后，富含 H2S 的再生氣 用再生氣鼓風(fēng)機(jī)送到硫回收系統(tǒng)。 吸收了的 NHD 富液分三級(jí)閃蒸，高壓閃蒸氣中含有 H2S、 CO H2等，為回收 H2，高壓閃蒸氣經(jīng)脫碳閃壓機(jī)壓縮后返回變換氣。后兩級(jí)閃蒸氣中含有 H2S、 CO2 等，經(jīng)脫硫閃壓機(jī)壓縮后去濃縮塔，被 NHD 溶液吸收H2S 后放空。 脫碳： 來(lái)自脫硫工段的脫硫氣和來(lái)自爐頂氣壓縮機(jī)壓縮的爐頂氣混合后進(jìn)入脫碳塔，氣體自下而上與從塔頂來(lái)的 NHD 溶劑逆流接觸，塔內(nèi)有 5 層碳鋼扁環(huán)散堆填料，氣體中的 CO2 被溶劑吸收，部分 H2S、 COS 被吸收。從塔頂出來(lái)的凈化氣經(jīng)凈化氣分離器除去少量霧沫夾帶的 NHD 后，凈 化氣送變換工段經(jīng)過(guò)多級(jí)換熱后送加熱爐加熱。 進(jìn)脫碳塔塔頂?shù)?NHD 貧液在塔內(nèi)吸收的 CO2 工程中，由于 CO2 的溶解熱使溶液溫度升高，進(jìn)入水力透平回收靜壓能后，分兩路分別進(jìn)入脫碳高壓閃蒸槽，脫碳高壓閃蒸槽設(shè)備為板式塔，部分溶解的 CO2 和大部分 27 H2 在此解吸塔內(nèi)解吸出來(lái)。此氣體即為高壓閃蒸氣，和脫硫工段來(lái)的脫硫閃蒸氣混合后進(jìn)入脫碳閃壓機(jī)，閃蒸氣升壓、冷卻后與變換氣混合后，經(jīng)氣 氣換熱器降溫后再去脫硫工段循環(huán)吸收。 從高壓閃蒸槽底部出來(lái)的溶液先和脫硫貧液換熱，然后減壓進(jìn)入低壓閃蒸槽，在此塔內(nèi)大部分溶解的 CO2 氣體解吸出 來(lái)，此氣體 CO2 純度≥%，即為 CO2 氣可作為副產(chǎn)品出售。 低壓閃蒸槽底部出來(lái)的富液自流進(jìn)入汽提塔，塔內(nèi)有 5 層碳鋼扁環(huán)散堆填料，溶液與汽提氮?dú)庠谔盍纤?nèi)逆流接觸，此時(shí)溶液中溶解的 CO2 被汽提出來(lái)，排入大氣。從汽提塔底出來(lái)的貧液經(jīng)脫碳貧液泵提壓進(jìn)入脫碳塔上部。 系統(tǒng)中各排液、導(dǎo)淋回收的 NHD 溶液，經(jīng)排液總管進(jìn)入溶劑系統(tǒng)貯槽內(nèi)。 硫回收 酸性氣體經(jīng)氣液分離后，被絡(luò)合鐵脫硫液自吸進(jìn)入吸收塔上部，在噴射器內(nèi)氣液兩相混合，并不斷的更新接觸面積，氣液兩相進(jìn)入下部分離段，氣相分離液滴后，進(jìn)入填料吸 收塔，經(jīng)噴淋段、填料段吸收硫化氫后，尾氣集中排放。 絡(luò)合鐵脫硫液富液自噴射吸收塔、填料吸收塔底部匯集進(jìn)入富液槽，經(jīng)富液泵打入再生塔頂部的噴射器，與自吸進(jìn)入噴射器的空氣充分混合，經(jīng)反應(yīng)后進(jìn)入再生塔，在再生塔內(nèi)進(jìn)一步氧化再生，再生后的貧液從再生塔上部溢流進(jìn)入貧液槽，由貧液泵升壓送入噴射吸收塔、填料吸收塔循環(huán)吸收。 再生塔內(nèi)析出的元素硫懸浮于再生塔頂部的環(huán)形 槽 內(nèi)，并溢流進(jìn)入泡沫槽，再由硫泡沫泵送入硫泡沫槽，經(jīng)過(guò)濾，進(jìn)熔硫釜回收硫磺。 直接還原鐵系統(tǒng) 本部分包括還原氣升溫、豎爐、爐頂氣降溫除塵、上料系統(tǒng) 和爐頂氣壓縮。 來(lái)自還原氣制備系統(tǒng)變換工段～ (G)、 40℃的還原氣送還原氣加熱爐升溫至 800～ 900℃、壓力 ～ MPa(G)，由還原豎爐中部進(jìn)入豎爐還原反應(yīng)區(qū)，原料球團(tuán)（或塊礦）通過(guò)大傾角皮帶送入爐頂料斗，由豎爐頂部進(jìn)料，經(jīng)豎爐還原區(qū)與還原氣逆向接觸，還原鐵產(chǎn)品在豎爐底部經(jīng)熱壓塊機(jī)成型、降溫后 28 送出界區(qū)。爐頂排出的還原氣含有較高 CO2和水，約 400450℃ 、 (G)，經(jīng)降溫除塵后，排出一部分尾氣作為還原氣加熱爐燃料，以維持系統(tǒng)惰氣的平衡。其余大部分進(jìn)入爐頂氣壓縮機(jī)升壓 ，然后進(jìn)入還原氣制備裝置脫碳前與煤氣混合進(jìn)入脫碳工段。脫碳?jí)毫Α?,脫碳后還原氣含 CO2 ～ 2％經(jīng)變換煤氣預(yù)熱并減壓后去還原氣加熱爐升溫。 Midrex 豎爐直接還原工藝，球團(tuán)流進(jìn)豎爐的速度由豎爐底部的排料速度進(jìn)行控制。球團(tuán)入爐后靠重力下行流至豎爐底部即為成品排出。球團(tuán)在爐內(nèi)總停留時(shí)間約 56小時(shí)。球團(tuán)在預(yù)熱還原帶與上行的爐氣相接觸被預(yù)熱和還原。 鐵浴爐系統(tǒng) 本系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)房、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、出鐵場(chǎng)、除塵系統(tǒng)。 風(fēng)機(jī)房把冷風(fēng)送入熱風(fēng)爐，冷風(fēng)被加熱到 1200℃，從爐頂吹入鐵 浴爐。 熱風(fēng)爐三座，兩座燒爐，一座送風(fēng)，所燒介質(zhì)煤氣來(lái)源為鐵浴爐清洗干凈后煤氣。 部分氧氣通過(guò)熱風(fēng)爐富氧鼓風(fēng)，大部份氧氣通過(guò)噴槍射入爐內(nèi)，以平衡頂吹和側(cè)吹的溫度。富氧為了增加鐵浴爐內(nèi)燃燒溫度，其次能減少煤氣中氮?dú)獾暮俊t身側(cè)吹槍是一種特殊雙腔結(jié)構(gòu)槍，內(nèi)層走煤粉、氧化鈣粉、氧化鎂粉，靠氮?dú)廨斔汀Ｍ鈱幼哐鯕猓跇尩那岸诵纬尚鳎焖偃紵悍郏瑫r(shí)氧氣還可以冷卻噴槍的外表溫度。 加料系統(tǒng)是把豎爐產(chǎn)出的熱的直接還原鐵裝入鐵浴爐，加料管內(nèi)通氮?dú)猓柚硅F浴爐內(nèi)的煤氣外溢，小塊焦也通過(guò)該管加入到鐵浴爐內(nèi)。 煤粉、焦粉、氧化鈣粉、氧化鎂粉通過(guò)氮?dú)飧咚賴娚淙腓F浴爐內(nèi)，攪動(dòng)鐵浴爐內(nèi)液面，直接還原鐵為海綿狀，剛?cè)霠t時(shí)少部份被高溫氣體融化，大部份浮在渣液表面，被攪動(dòng)后融化而渣鐵分層。煤粉、焦粉作為還原劑和發(fā)熱劑，通過(guò)增減煤粉來(lái)調(diào)節(jié)煤氣量的大小，通過(guò)增減焦粉來(lái)調(diào)節(jié)爐膛溫度的高低，同時(shí)，通過(guò)焦粉、煤粉的平衡調(diào)節(jié)可控制煤氣量。 在出鐵場(chǎng)，鐵水進(jìn)入鐵水罐，作為煉鋼的原料。渣通過(guò)爐前水淬，送入指定的渣場(chǎng)。 除塵系統(tǒng)包括鐵浴爐頂氣熱旋風(fēng)除塵、爐頂煤氣噴淋塔、出鐵場(chǎng)除塵。 29 消耗定額 融熔還原鐵消耗定額見(jiàn) 下表 43。 表 43 融熔還原鐵消耗定額表 序號(hào) 名稱 規(guī)格 單位 噸鐵消耗 備注 一 原輔材料消耗 1 氧化球團(tuán) t 2 神府煙煤 t 3 氧氣 Nm3 168 4 催化劑及化學(xué)品 NHD Kg 絡(luò)合鐵 Kg Na2CO3 Kg 30％ NaOH Kg 煤漿 添加劑 Kg 耐硫變換催化劑 Kg Ts系列絮凝劑 Kg 分散劑 Kg 5 焦碳 三級(jí)冶金焦 Kg 150 6 氧化鈣 粉劑 Kg 5 7 氧化鎂 粉劑 Kg 4 二 副產(chǎn)品 硫磺 Kg 2 煤氣 Nm3 837 水渣 Kg 210 三 公用工程及動(dòng)力消耗 1 新鮮水 MPa(G)、 30℃ t 2 蒸汽 (G),400℃ t 3 電 kWh 120 4 儀表空氣 MPa(G)、 30℃ Nm3 5 N2 ～ (G) 、30℃， ％、O210ppm Nm3 33 6 脫鹽水 (G),40℃ t 自動(dòng)控制 概述 250萬(wàn)噸 /年直接還原鐵項(xiàng)目，主要的生產(chǎn)過(guò)程由備煤系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、直接還原鐵系統(tǒng)、鐵浴爐系統(tǒng)、公用工程等幾部分組成。氣化系統(tǒng)包括煤 30 漿制備、氣化、灰水處理、變換、脫硫、脫碳、硫回收等。直接還原鐵系統(tǒng)包括還原氣升溫、豎爐、爐頂氣降溫除塵，爐頂氣壓縮等。鐵浴爐系統(tǒng)包括鐵浴爐本體、礦槽、熱風(fēng)爐、出鐵場(chǎng)、煤粉噴吹、鼓風(fēng)系統(tǒng)。公用工程包括循環(huán)水系統(tǒng)、煤氣 洗滌水系統(tǒng)、通風(fēng)除塵系統(tǒng)等。 本項(xiàng)目工藝生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，設(shè)備臺(tái)件數(shù)多 , 控制及工藝復(fù)雜，對(duì)操作安全要求嚴(yán)格，裝置介質(zhì)具有易燃易爆等特點(diǎn) , 這些都要求自動(dòng)控制系統(tǒng)具有高精度、高可靠性和高可用性。 設(shè)計(jì)范圍 北京 XX 公司作為本項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)院。自控專業(yè)負(fù)責(zé)備煤系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、直接還原鐵系統(tǒng)中的還原氣升溫及爐頂氣壓縮部分及中央控制室的設(shè)計(jì)。 XX 冶金設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)直接還原鐵系統(tǒng)中的豎爐、鐵浴爐、爐頂氣除塵降溫及污水處理部分的設(shè)計(jì)。 所有控制系統(tǒng)包括 DCS、 SIS、 FGDS 均按工藝界區(qū)的劃分由北京 XX 公司和 XX冶金設(shè)計(jì)院完成相關(guān)的設(shè)計(jì)。 自控水平 遵循“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、操作方便”的原則 , 根據(jù)工藝裝置的生產(chǎn)規(guī)模、流程特點(diǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝操作要求，分別設(shè)置了集散控制系統(tǒng)（ DCS），安全儀表系統(tǒng) SIS,可燃 /有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)（ FGDS），及成套設(shè)備可編程邏輯控制器（ PLC）等。 集散控制系統(tǒng)（ DCS）對(duì)工藝裝置實(shí)施過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)視及維護(hù)管理。 安全儀表系統(tǒng)（ SIS）為故障安全型并取得安全認(rèn)證，用于本裝置安全聯(lián)鎖保護(hù)。 SIS 系統(tǒng)至 DCS 系統(tǒng)之間采用通訊傳輸。 隨設(shè)備或裝置成 套提供的控制系統(tǒng)（ PLC）和儀表，應(yīng)具有與控制室DCS 通訊的能力。成套提供的控制系統(tǒng)原則上就近設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間。 可燃 /有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)為獨(dú)立的系統(tǒng)，用于裝置內(nèi)的可燃 /有毒氣體的檢測(cè)和報(bào)警，該系統(tǒng)具有與 DCS 通訊的能力。 以上各套系統(tǒng)的設(shè)置保證全裝置在安全可靠前提下自動(dòng)控制和有效管理，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 31 全廠控制系統(tǒng) 根據(jù)工廠生產(chǎn)流程及廠區(qū)布置，設(shè)置一個(gè)中央控制室，所有裝置的工藝參數(shù)都在該中央控制室集中操作、集中管理；設(shè)置氣化現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，負(fù)責(zé)煤漿制備、氣化部分、灰水處理等的信號(hào)檢測(cè)與 控制 ；設(shè)置硫 回收現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，負(fù)責(zé)硫回收的信號(hào)檢測(cè)與 控制 ；設(shè)置豎爐現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，負(fù)責(zé)爐頂氣降溫除塵、豎爐、加熱爐等的信號(hào)檢測(cè)與 控制 ；設(shè)置豎爐污水處理現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，負(fù)責(zé)豎爐污水處理的信號(hào)檢測(cè)與 控制 。 氣化、硫回收、豎爐和豎爐污水處理等現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間的信息 通過(guò)冗余的通訊 方式將信號(hào)送到 中心控制室 。 設(shè)置公用工程控制室，負(fù)責(zé)循環(huán)水場(chǎng)、還原氣污水處理場(chǎng)等的信號(hào)檢測(cè)與 控制 。公用工程控制室設(shè)置在還原氣污水處理場(chǎng)；循環(huán)水場(chǎng)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，其信息 通過(guò)冗余的通訊 方式將信號(hào)送到公用工程控制室。 備煤系統(tǒng)、爐頂氣壓縮等隨機(jī)成套供應(yīng)的控制盤(pán)安裝在現(xiàn)場(chǎng)操作 間，脫硫、脫碳、 NHD 儲(chǔ)罐的信號(hào)控制、操作也設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)操作間。這些信息與中央控制室通訊。 控制系統(tǒng)細(xì)則 DCS 系統(tǒng) 本項(xiàng)目的 DCS 系統(tǒng)應(yīng)具有開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有數(shù)據(jù)采集、集中操作、監(jiān)控、計(jì)算、簡(jiǎn)單控制、復(fù)雜控制、趨勢(shì)記錄、流程畫(huà)面顯示、報(bào)警、控制回路參數(shù)整定、系統(tǒng)診斷和報(bào)表打印等功能。且系統(tǒng)本身內(nèi)部各個(gè)重要元件具有冗余功能，不會(huì)因?yàn)檐浖蛴布墓收隙构δ軉适А? 系統(tǒng)硬件的架構(gòu)為操作站、工程師站、控制站、 I/O 模件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)高速通道、打印機(jī)等組成。 操作站， 按 工藝 裝置分 組監(jiān)控管理，各組之間操作站可以互相備用，在某個(gè)操作站發(fā)生故障時(shí)，可以由另外任一個(gè)操作站操作。 控制 站 相互獨(dú)立，避免由于各裝置開(kāi)停工、檢修時(shí)間的不同引起誤動(dòng)作。 工程師站用于 DCS 日常系統(tǒng)維護(hù)及組態(tài)、調(diào)試、修改。工程師站配置接口與工廠信息管理網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 32 DCS系統(tǒng)配置打印機(jī)負(fù)責(zé)各類報(bào)表和日志的輸出。 通訊系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和控制器均為