.46 北京科技大学学报 2009年增刊1 顶排出的煤干馏气体；还原过程中没有还原的C0 1.6063-1.5390=0.0673kJm-3.℃-1； 当炉顶气温度为300、150℃时，还原1 kg DRI循环 0.0673×(1100-900)=13.46kJm-3. 还原气量估算分别为：Q300=2.3958m3;Q150= 还原1 kg DRI需增加热量为： 2.0798m3. 13.46kJm3×1.926m3kg1=25.92kJkg1. (4)高炉煤气估算需要量， 查[1m3氧气与C0燃烧产生的热量为 -3 还原气中C0的体积分数为30%，N2的体积分 3021kcal 'm 数为70%，循环还原气加热温度为1150℃时，还原 2C0十02=2C02十3021 kcal'm-3,则需C0和 1 kg DRI需用高炉煤气估算量分别为（高炉煤气热 02为： 量按850 kcal'm-3计算)： Vco=0.00206m3.kg1; G300=1.090m3;G150=0.947m3. Vo,=2Vco=0.00103m3kg1=1.03m3t1. 若炉顶气温度控制到150℃，则1tDI估算能 耗为： 将循环还原气温度从900℃提高到1100℃，还 218kg+(850 kcal'm-3÷ 原1t铁需要施加02计1.03m3. 7000 kcal*kg1×947m3)=333kg 干熄焦还原铁工艺可以实现近零排放，效益 远高于干熄焦发电， 3干熄焦一直接还原铁 可以用N2作为干熄焦换炉时的过渡气体，这 根据干熄焦理论与实践，可以用净化后的循环 样就可以保证干熄焦一直接还原铁工艺的安全 生产 还原气代替干熄焦用的N2做冷却气，实施干法熄 焦，同时可将还原气加热到800~980℃，再施加 4DRI热量回收 02,将载热循环还原气温度提升到1000~1150℃ 与干熄焦一直接还原铁同理.计算DRI显热为 送入直接还原竖炉.这样，就将干熄焦和直接还原 16kg(标准煤)，DRI按150℃出炉，带走热量折合 铁两个工艺连成一个工艺，在干熄焦的同时将铁矿 为2.36kg煤，1t热DRI可以回收的热量折合标准 煤球团还原成铁， 3.1可以利用的红焦显热量 煤为：16.5kg一2.36kg=14.14kg 当然，DRI热装炼钢炉效益更好， Q=(1.5158×1000)-(1.045×250)= 1254.55kJkg1. 5城市垃圾制燃气生产DRI 3.2还原铁需红焦量 城市垃圾焚烧或融熔焚烧产生的低热值燃气， 依实验数据铁矿煤球团直接还原1kg铁的热 与高炉煤气加热DRI-NHQ中的循环还原气同理， 量消耗为： 但其工艺特点要消减垃圾焚烧工艺二恶英及二恶英 Qs=Q/GFe=615kJ/246.6g=2494kJ-kg-1. 类物质的产生和排放， 若按DRI一NHQ估算1kg DRI热量消耗为 3368kJ,则干熄焦还原铁工艺还原1 kg DRI需要 6技术特点 1000℃红焦量为：3368÷1254.55=2.69kg 6.1采用高挥发分煤为主的配煤做还原剂 3.3升高载热循环还原气温度所需热量及施02 6.2铁矿煤球团的内粘结性 量 铁矿煤球团经压制，缩短了煤粒与煤粒之间、煤 1000℃左右的红焦经过还原气冷却，使循环还 粒与铁矿粉粒之间的距离，可以煤的较低的流动度 原气载热温度可以升至800~960℃，这一温度达不 达到内粘结作用，它们在煤热解过程中使铁矿煤球 到DRI-NHQ还原温度1000~1150℃要求.由于 团具有内粘结性，球团适度的内粘结作用可以保持 DRI一NHQ的入炉还原气的氧化度，可以提高到 热态下球团强度. 20%以下]，所以可以适当加02以升高载热循环 6.3液化、软化的煤向气态和固态转化 还原气进入还原竖炉的温度 铁矿煤球团在煤热解阶段呈气、液、固三相，由 入炉载热循环还原气温度按1100℃计算，从干 于没有连续供氢、供溶剂的条件，液态物质受热后很 熄焦炉出来的载热还原气按900℃计算.则升高载 快继续分解成气态和固态).气态物质混入到煤热 热循环还原气温度所需的热量为： 解干馏的热解气中，固态物质半焦和焦炭与铁矿粉顶排出的煤干馏气体；还原过程中没有还原的 CO． 当炉顶气温度为300、150℃时‚还原1kg DRI 循环 还原气量估算分别为：Q300＝2∙3958m 3 ；Q150＝ 2∙0798m 3． （4） 高炉煤气估算需要量． 还原气中 CO 的体积分数为30％‚N2 的体积分 数为70％‚循环还原气加热温度为1150℃时‚还原 1kg DRI 需用高炉煤气估算量分别为（高炉煤气热 量按850kcal·m －3计算）： G300＝1∙090m 3 ；G150＝0∙947m 3． 若炉顶气温度控制到150℃‚则1t DRI 估算能 耗为： 218kg＋（850kcal·m －3÷ 7000kcal·kg －1×947m 3）＝333kg． 3 干熄焦－直接还原铁 根据干熄焦理论与实践‚可以用净化后的循环 还原气代替干熄焦用的 N2 做冷却气‚实施干法熄 焦‚同时可将还原气加热到800～980℃‚再施加 O2‚将载热循环还原气温度提升到1000～1150℃ 送入直接还原竖炉．这样‚就将干熄焦和直接还原 铁两个工艺连成一个工艺‚在干熄焦的同时将铁矿 煤球团还原成铁． 3∙1 可以利用的红焦显热量 QJ＝（1∙5158×1000）－（1∙045×250）＝ 1254∙55kJ·kg －1． 3∙2 还原铁需红焦量 依实验数据铁矿煤球团直接还原1kg 铁的热 量消耗为： QS＝ Q／GFe＝615kJ／246∙6g＝2494kJ·kg －1． 若按 DRI－NHQ 估算1kg DRI 热量消耗为 3368kJ‚则干熄焦还原铁工艺还原1kg DRI 需要 1000℃红焦量为：3368÷1254∙55＝2∙69kg． 3∙3 升高载热循环还原气温度所需热量及施 O2 量 1000℃左右的红焦经过还原气冷却‚使循环还 原气载热温度可以升至800～960℃‚这一温度达不 到 DRI－NHQ 还原温度1000～1150℃要求．由于 DRI－NHQ 的入炉还原气的氧化度‚可以提高到 20％以下［5］‚所以可以适当加 O2 以升高载热循环 还原气进入还原竖炉的温度． 入炉载热循环还原气温度按1100℃计算‚从干 熄焦炉出来的载热还原气按900℃计算．则升高载 热循环还原气温度所需的热量为： 1∙6063－1∙5390＝0∙0673kJ·m －3·℃－1 ； 0∙0673×（1100－900）＝13∙46kJ·m －3． 还原1kg DRI 需增加热量为： 13∙46kJ·m －3×1∙926m 3·kg －1＝25∙92kJ·kg －1． 查［6］1m 3 氧 气 与 CO 燃 烧 产 生 的 热 量 为 3021kcal·m －3 ； 2CO＋O2＝2CO2＋3021kcal·m －3‚则需 CO 和 O2 为： V CO＝0∙00206m 3·kg －1 ； V O2＝ 1 2 V CO＝0∙00103m 3·kg －1＝1∙03m 3·t －1． 将循环还原气温度从900℃提高到1100℃‚还 原1t 铁需要施加 O2 计1∙03m 3． 干熄焦－还原铁工艺可以实现近零排放‚效益 远高于干熄焦发电． 可以用 N2 作为干熄焦换炉时的过渡气体‚这 样就可以保证干熄 焦－直接还原铁工艺的安全 生产． 4 DRI 热量回收 与干熄焦－直接还原铁同理．计算 DRI 显热为 16kg（标准煤）．DRI 按150℃出炉‚带走热量折合 为2∙36kg 煤‚1t 热 DRI 可以回收的热量折合标准 煤为：16∙5kg－2∙36kg＝14∙14kg． 当然‚DRI 热装炼钢炉效益更好． 5 城市垃圾制燃气生产 DRI 城市垃圾焚烧或融熔焚烧产生的低热值燃气‚ 与高炉煤气加热 DRI－NHQ 中的循环还原气同理． 但其工艺特点要消减垃圾焚烧工艺二 英及二 英 类物质的产生和排放． 6 技术特点 6∙1 采用高挥发分煤为主的配煤做还原剂 6∙2 铁矿煤球团的内粘结性 铁矿煤球团经压制‚缩短了煤粒与煤粒之间、煤 粒与铁矿粉粒之间的距离‚可以煤的较低的流动度 达到内粘结作用．它们在煤热解过程中使铁矿煤球 团具有内粘结性．球团适度的内粘结作用可以保持 热态下球团强度． 6∙3 液化、软化的煤向气态和固态转化 铁矿煤球团在煤热解阶段呈气、液、固三相‚由 于没有连续供氢、供溶剂的条件‚液态物质受热后很 快继续分解成气态和固态［7］．气态物质混入到煤热 解干馏的热解气中‚固态物质半焦和焦炭与铁矿粉 ·46· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1