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PERED直接还原技术:加速节能的铁生产创新工艺

PERED直接还原铁生产技术概述

PERED技术又称"波斯还原"技术,由"Mines and Metals Engineering GmbH"于2007年发明专利。该直接还原工艺在竖炉中利用还原气体,固态将铁氧化物(球团或块矿)转化为高冶金化产品供炼钢使用,不熔融铁氧化物。该技术改进了直接还原工艺,提升DRI生产效率。

工艺由多领域直接还原专家团队开发,统筹各工序物流实现最优高效结果。主流还原气为重整天然气,也可用Corex煤气、焦炉煤气等。PERED技术降低资本成本、水耗、维护成本和能耗。

核心技术优势

得益于改进冷却法和降低污染气体排放,PERED工艺在较低温度下还原。更均匀还原气、更可控球团给料、离心压缩机应用,使水、电、气消耗均下降,运维支出同步减少。

产品形式灵活:冷DRI(CDRI)、热压块铁(HBI)、CDRI/HBI组合、HBI/热DRI(HDRI)、CDRI/HDRI组合。

节能环保与操作灵活性

PERED属改进型节能技术,能源原料利用率最优,降低生产成本,较其他煤基直接还原工艺更环保。操作灵活性强:适应多种原料(含高硫矿)和能源;可用50%块矿;高压运行成熟;干法工艺气带来更大气流量,同系统增产或同产量降耗。

工业化应用业绩

首套0.8 Mtpa PERED装置2017年6月伊朗Shadegan投产,首日达75 t/h设计产能,冶金化率>93%,碳含量>1.5%,公用工程消耗优异,短期达标。第二套0.8 Mtpa装置2017年10月伊朗东阿塞拜疆Mianeh钢铁综合体投产(图1)。另有两套0.8 Mtpa和一套0.3 Mtpa(中国,焦炉煤气)在建。

PERED直接还原技术:加速节能的铁生产创新工艺
图1 伊朗东阿塞拜疆Mianeh钢铁综合体PERED DRI装置

PERED工艺核心改进特征

竖炉创新设计

创新从竖炉起步。独特炉型设计优化固气流型强化炉内反应,扩大还原区体积提高产率。双还原气喷射改善炉内气体分布。矿料给料分布优化,新发明给料管改善炉内布料。

还原区(顶部区域)特殊设计

还原反应优化得益于:① 还原区无设备;② 特殊给料管改善布料减少生成细粉;③ 最大化有效还原体积;④ 设计消除煤气泄漏污染;⑤ 专门降低资本维护成本。还原区设计特征还包括:双顶气导出、改善料温分布保证产品均质、减少细粉带出延长顶部煤气管耐火寿命、优化炉尺寸保证还原区体积、提高效率降低尾气温度减轻洗涤器负荷。另有:双还原气喷射、矩形风口设计利于喷射维护、锥形耐火结构适应DRI膨胀、氧喷吹实现不同温度气体组成灵活性、提升风口煤气利用率、改善炉内气体分布、炉床温度均匀、消除结团、可用块矿、提高产率产品质量。

炉内原位重整反应

热风口气含CH₄、CO₂、H₂O,接触金属铁(催化剂)在炉内生成额外还原气:

CH₄+H₂O=CO+3H₂ ΔH>0(吸热)

CH₄+CO₂=2CO+2H₂ ΔH>0(吸热)

吸热原位重整需高风口气温,但高温导致球团/块矿降解、生成细粉、结团。PERED竖炉双风口设计优化风口气CH₄含量控制料床温度。

煤气重整器特殊特征

冷却区设计

360°旋转布料器,先进设计保证冷却区均匀性能。四根独立控制旋转轴布料。冷区无水套。结团可通过反转和调速解体。冷却气外部集气箱喷入,热冷却气经成型导出口均匀收集。集气箱无耐火材料消除失效风险。冷却系统设计消除洗涤器颗粒物。煤气压缩送入竖炉底部产品出口区。

0.8 Mtpa典型规格与消耗指标

表1 0.8 Mtpa PERED装置典型规格
序号项目单位数值
1产能Mtpa0.8
2氧化物球团尺寸mm5-35
3竖炉直径m约5.5
4总高度m约52
5小时产率t/h105
6年运行小时Hours8,000
7竖炉操作温度℃850
8炉顶正常操作压力kg/cm² g0.6
9炉底正常操作压力kg/cm² g2.1 max.
10还原气需求量Nm³/h170,000
11单位产品还原气耗Nm³1,600
12DRI密度t/m³1.7
13氧化铁矿密度t/m³2.3

PERED直接还原装置实用特性

制造工艺

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