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48 北京科技大学学报 2009年增刊1 表1DRI一NHQ与太钢高炉炼铁工艺煤耗对比kgt1 环利用 工序煤耗项目 DRI-NHQ 高炉炼铁 节能 9结语 炼焦工序 0 36.12 -36.12 烧结工序 0 44.67 -44.67 (1)根据理论计算和实验数据的推算，以及相 球团工序 0 5.94 -5.94 互论证，完全可以用高炉热风炉加热DRI-NHO中 炼铁焦比折煤比 0 421.40 -421.40 的循环还原气来生产DI.可以将干熄焦、垃圾制 炼铁煤比 333.00 185.00 148.00 燃气、回收DRI热量与DRI一NHQ工艺连接生产 煤比合计 333.00 693.13 -360.13 DR.工艺能耗约333kgt标准煤.比高炉工艺 注：为了可比，根据太钢统计数据计算全炼铁工序煤比 节能约52%，减排C02约83%.比MIDREX工艺 DRI一VHQ实际应用可能接近估算能耗333kgt1 (含球团耗能)节能约84kgt标准煤 标煤，与目前世界能耗最低的MDREX直接还原能 (2)DRI一NHQ可用垃圾制燃气生产DRI,在 耗364kgt-1标准煤比还低31kgt-1.具体原因分 垃圾无害化、减量化、资源化利用的同时生产DI, 使依托DRI和废钢发展短流程钢厂成为可能，为规 析如下，（系工艺能耗，不含设备电耗，不含 MDREX前的氧化球团工艺能耗约53kg·) 划搬迁的钢铁企业，搬迁或不搬迁都提供了新的 选择 (1)铁精矿粉、煤粉比表面积大， 本工艺保持了铁精矿粉和煤粉的高比表面积· 或H2还原Fe3O4和Fe0的平衡气体浓度降低，有 参考文献 利于提高气体利用率；煤基铁矿粉的还原反应温度 [1]Su Y J.Iron Ore-Coal Briquette Made Reducing Gas Itself to 也相应降低，MDREX工艺采用氧化球团矿，两者 Produce DRI:China Patent:200610012837.2007-01-17 相差千倍左右， (苏亚杰，铁矿煤球团自产还原气生产直接还原铁的方法：中 国专利，200610012837.2007-0-17) (2)一次还原率高. [2]Wang Q.Iron Ore Pellet Carbon Technology.Beijing:Metallur- 本工艺一次还原率可达O.8,MDREX工艺一 gical Industry Press.2005 次还原率仅O.3左右，本工艺是MDREX工艺一次 (汪琦.铁矿含碳球团技术.北京：冶金工业出版社，2005) 还原率的2.67倍.意味着循环还原气使用量的减 [3]Yao ZZ.Coking Study.Beijing:Metallurgical Industry Press, 少，加热还原气用热量的减少，能耗降低， 1997 (3)炉顶气温度低，可利用温差大. (姚昭章·炼焦学.北京：冶金工业出版社，1997) [4]Dean JA.Portland's Chemical Handbook.Beijing:Science 本工艺炉顶气温度可以降低到150℃，入口处 Press,1991 温度为1150℃，可以利用的温度差达1000℃； (JA.迪安.兰氏化学手册.北京：科学出版社，1991) MDREX炉顶气温度为400℃，入口温度为850℃， [5]Yang T J.Huang D B.Kong L T.Smelting Reduction.Bei- 可以利用的温度差仅450℃.两者相差2.22倍，能 jing:Metallurgical Industry Press.1998 耗降低 (杨天钧，黄典冰，孔令坛、熔融还原、北京：冶金工业出版社， 8.3减排污染物和温室气体，可以实现清洁生产， 1998) [6]NaS R.Ironmaking Process Calculation.Beijing:Metallurgical 碳元素可循环利用 Industry Press,2003 DRI-NHQ的还原反应、炉顶气的净化、还原气 (那树仁·炼铁工艺计算.北京：冶金工业出版社，2003) 的加热全部在密闭的设备内完成，气体输送全部在 [7]Gao JS.Zhang D X.Coal Liquefaction Technology.Beijing: 管道中进行，没有污水排放，因此，没有气态、固态、 Chemical Industry Press,2004 液态污染物外排，因此可以实现清洁生产.CO2可 (高晋生，张德祥.煤液化技术.北京：化学工业出版社，2004) [8]Zhao P.Guo P M.Reduction of iron ore storage thermodynamic 以在炉顶气净化过程中回收，净化后的C02气可作 study.Iron Steel,2007 (12):7 为日光温室内植物生长用C02气肥，日光温室种草 (赵沛，郭培民.储能铁矿粉的还原热力学研究。钢铁，2007 一养畜制沼气，可实现清洁生产，以及碳元素的循 (12):7)表1 DRI－NHQ 与太钢高炉炼铁工艺煤耗对比 kg·t －1 工序煤耗项目 DRI－NHQ 高炉炼铁 节能 炼焦工序 0 36∙12 －36∙12 烧结工序 0 44∙67 －44∙67 球团工序 0 5∙94 －5∙94 炼铁焦比折煤比 0 421∙40 －421∙40 炼铁煤比 333∙00 185∙00 148∙00 煤比合计 333∙00 693∙13 －360∙13 注：为了可比根据太钢统计数据计算全炼铁工序煤比． DRI－NHQ 实际应用可能接近估算能耗333kg·t －1 标煤．与目前世界能耗最低的 MDREX 直接还原能 耗364kg·t －1标准煤比还低31kg·t －1．具体原因分 析如 下．（系 工 艺 能 耗不 含 设 备 电 耗不 含 MDREX 前的氧化球团工艺能耗约53kg．） （1） 铁精矿粉、煤粉比表面积大． 本工艺保持了铁精矿粉和煤粉的高比表面积． 或 H2 还原 Fe3O4 和 FeO 的平衡气体浓度降低有 利于提高气体利用率；煤基铁矿粉的还原反应温度 也相应降低．MDREX 工艺采用氧化球团矿两者 相差千倍左右． （2） 一次还原率高． 本工艺一次还原率可达0∙8MDREX 工艺一 次还原率仅0∙3左右本工艺是 MDREX 工艺一次 还原率的2∙67倍．意味着循环还原气使用量的减 少加热还原气用热量的减少能耗降低． （3） 炉顶气温度低可利用温差大． 本工艺炉顶气温度可以降低到150℃入口处 温度为1150℃可以利用的温度差达1000℃； MDREX 炉顶气温度为400℃入口温度为850℃ 可以利用的温度差仅450℃．两者相差2∙22倍能 耗降低． 8∙3 减排污染物和温室气体可以实现清洁生产 碳元素可循环利用 DRI－NHQ 的还原反应、炉顶气的净化、还原气 的加热全部在密闭的设备内完成气体输送全部在 管道中进行没有污水排放因此没有气态、固态、 液态污染物外排因此可以实现清洁生产．CO2 可 以在炉顶气净化过程中回收．净化后的 CO2 气可作 为日光温室内植物生长用 CO2 气肥日光温室种草 －养畜－制沼气可实现清洁生产以及碳元素的循 环利用． 9 结语 （1） 根据理论计算和实验数据的推算以及相 互论证完全可以用高炉热风炉加热 DRI－NHQ 中 的循环还原气来生产 DRI．可以将干熄焦、垃圾制 燃气、回收 DRI 热量与 DRI－NHQ 工艺连接生产 DRI．工艺能耗约333kg·t －1标准煤．比高炉工艺 节能约52％减排 CO2 约83％．比 MIDREX 工艺 （含球团耗能）节能约84kg·t －1标准煤． （2） DRI－NHQ 可用垃圾制燃气生产 DRI在 垃圾无害化、减量化、资源化利用的同时生产 DRI 使依托 DRI 和废钢发展短流程钢厂成为可能为规 划搬迁的钢铁企业搬迁或不搬迁都提供了新的 选择． 参 考 文 献 ［1］ Su Y J．Iron Ore-Coal Briquette Made Reducing Gas Itself to Produce DRI：China Patent200610012837．2007－01－17 （苏亚杰．铁矿煤球团自产还原气生产直接还原铁的方法：中 国专利200610012837．2007－01－17） ［2］ Wang Q．Iron Ore Pellet Carbon Technology．Beijing：Metallurgical Industry Press2005 （汪琦．铁矿含碳球团技术．北京：冶金工业出版社2005） ［3］ Yao Z Z．Coking Study．Beijing：Metallurgical Industry Press 1997 （姚昭章．炼焦学．北京：冶金工业出版社1997） ［4］ Dean J A． Portland’s Chemical Handbook．Beijing：Science Press1991 （J．A．迪安．兰氏化学手册．北京：科学出版社1991） ［5］ Yang T JHuang D BKong L T．Smelting Reduction．Beijing：Metallurgical Industry Press1998 （杨天钧黄典冰孔令坛．熔融还原．北京：冶金工业出版社 1998） ［6］ Na S R．Ironmaking Process Calculation．Beijing：Metallurgical Industry Press2003 （那树仁．炼铁工艺计算．北京：冶金工业出版社2003） ［7］ Gao J SZhang D X．Coal L iquef action Technology．Beijing： Chemical Industry Press2004 （高晋生张德祥．煤液化技术．北京：化学工业出版社2004） ［8］ Zhao PGuo P M．Reduction of iron ore storage thermodynamic study．Iron Steel2007（12）：7 （赵沛郭培民．储能铁矿粉的还原热力学研究．钢铁2007 （12）：7） ·48· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1