Технология PERED для производства железа прямого восстановления

Технология PERED для производства железа прямого восстановления

Технология PERED также известна как технология «персидского сокращения». Это технология прямого восстановления, изобретенная и запатентованная компанией Mines and Metals Engineering GmbH в 2007 году. Процесс прямого восстановления PERED превращает оксиды железа в виде окатышей или кусковой руды в продукт с высокой степенью восстановления, пригодный для производства стали. Восстановление оксида железа происходит без его плавления с помощью восстановительных газов в твердом состоянии в вертикальной шахтной печи. Эта технология улучшает процесс прямого восстановления для производства железа прямого восстановления (DRI).

Этот процесс представляет собой процесс прямого восстановления на основе газа, который был разработан группой специалистов, имеющих опыт работы в различных областях процесса прямого восстановления, чтобы гарантировать, что все потоки различных процессов учитываются в основном процессе для получения оптимальных и эффективных результатов. . Наиболее популярным газом, используемым для восстановления, является природный газ риформинга, хотя могут использоваться и другие газы, такие как газ Corex, коксовый газ и т. д. Технология PERED снижает капитальные затраты, потребление воды, затраты на техническое обслуживание и потребление энергии.

В PERED процесс восстановления происходит при более низкой температуре благодаря усовершенствованным методам охлаждения и сокращению выбросов загрязняющих газов. Благодаря меньшему теплу, более однородному восстановительному газу, более контролируемой подаче пеллет и использованию центробежных компрессоров для работы PERED требуется меньше воды, электроэнергии и газа, а также меньшие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Продукция установок прямого восстановления PERED может быть представлена ​​в виде (i) железа холодного прямого восстановления (CDRI), горячебрикетированного железа (HBI), комбинации CDRI/HBI, HBI/горячего железа прямого восстановления (HDRI) и CDRI/ HDRI.

Технология PERED является улучшенной энергоэффективной технологией и, следовательно, позволяет экономить энергию и ресурсы. Он обеспечивает оптимальное использование энергии и сырья, что приводит к снижению производственных затрат с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что он более безопасен для окружающей среды по сравнению с другими процессами прямого восстановления на основе газа. Технология также обеспечивает повышенную гибкость во время работы. Он был создан, чтобы иметь гибкость в отношении использования широкого спектра сырья (например, руды с высоким содержанием серы) и источников энергии. В процессе может использоваться до 50 % железной руды в кусковой форме. Процесс работает при проверенном более высоком давлении. Сухой технологический газ, используемый в процессе, приводит к более высокому расходу газа в той же системе, что, в свою очередь, увеличивает производительность или снижает энергопотребление при той же производительности.

Первый завод прямого восстановления на основе технологии PERED с проектной мощностью 0,8 млн тонн в год (Мт/год) был запущен в июне 2017 года в городе Шадеган, провинция Хузестан, Иран. Завод DRI запустился без проблем. Продукция этого завода имела металлизацию более 93 % и содержание углерода более 1,5 %. Производительность завода 75 тонн в час (т/ч) была достигнута в первый день наряду с хорошими показателями потребления коммунальных услуг. Проектная мощность завода также была достигнута в короткие сроки. Второй завод PERED DRI мощностью 0,8 млн тонн в год был введен в эксплуатацию в октябре 2017 года на металлургическом комплексе Mianeh в провинции Восточный Азербайджан в Иране (рис. 1). Строятся еще два завода PERED мощностью 0,8 млн тонн в год и один завод мощностью 0,3 млн тонн в год. Завод мощностью 0,3 млн тонн в год в КНР работает на коксовом газе.

Рис. 1. Завод PERED DRI на металлургическом комплексе Миане в провинции Восточный Азербайджан, Иран

Процесс PERED состоит из нескольких улучшений по сравнению с существующими технологиями прямого восстановления на основе газа. Наиболее примечательные особенности процесса снижения PERED приведены ниже.

• Процесс PERED представляет собой непрерывный процесс, в котором используется непрерывный поток восстановительных газов для удаления кислорода (O2) из ​​исходного материала оксида железа, а также для науглероживания продукта DRI.
• Потребление топлива сводится к минимуму за счет рециркуляции колошникового газа из вертикальной шахтной печи обратно в процесс.
• Система газового риформинга специально разработана для использования двуокиси углерода (CO2), образующейся при восстановлении оксидов железа в вертикальной шахтной печи. Система предназначена для каталитической конверсии природного газа без образования сажи. Это устраняет необходимость во внешнем источнике O2 для парциального окисления метана (CH4).
• Процесс предназначен для достижения максимальной рекуперации тепла путем предварительного нагрева основного воздуха, природного газа и подаваемого газа.

В процессе PERED инновации и обзор основного оборудования начинаются прямо с вертикальной шахтной печи. Шахтная печь уникальна в своем роде и спроектирована так, чтобы иметь улучшенные схемы потоков твердого тела и газа, чтобы улучшить реакции, происходящие внутри печи. Это приводит к большему объему зоны восстановления, что приводит к более высокой производительности. Печь имеет двойную подачу восстановительного газа, которая улучшает распределение газа внутри печи. Для достижения лучших результатов улучшена подача и распределение рудной шихты в печи. Распределение рудной шихты внутри печи улучшено за счет введения недавно изобретенной подающей трубы.

Внутри шахтной печи есть несколько особенностей. В верхней зоне, которая также является зоной восстановления, особенности включают (i) подачу и распределение оксида по специальным подводящим трубам, (ii) оптимизацию отношения высоты к диаметру для улучшения использования печи и (iii) оптимизацию реакции восстановления; Fe (оксид)+CO=Fe (металл)+CO2 и Fe (оксид)+H2=Fe (металл)+H2O

Реакции восстановления оптимизируются в зоне восстановления печи, так как (i) в зоне восстановления печи нет оборудования, (ii) снижается образование мелочи из-за улучшения распределения материала внутри печи за счет специальных подающих труб. , (iii) оптимизация эффективного объема восстановления внутри печи, (iv) конструкция зоны восстановления для устранения возможного загрязнения из-за утечки газа и (v) конструкция печи специально для снижения капитальных затрат и затрат на техническое обслуживание. Особые конструктивные характеристики зоны восстановления печи включают (i) конструкцию с двумя верхними отводами газа от верхнего конца тарелки, (ii) улучшенный температурный профиль шихты для обеспечения однородного качества продукции, (iii) снижение уноса чугуна рудная мелочь/окатыши для увеличения срока службы огнеупора в верхнем газоходе, (iv) оптимизация размера печи для получения необходимого объема зоны восстановления и (v) более низкая температура отходящего газа из-за повышения эффективности, чтобы иметь меньшую нагрузку на скрубберах. Характеристики конструкции зоны восстановления также обеспечивают (i) двойное впрыскивание восстановительного газа, (ii) прямоугольную конструкцию отверстия для улучшенного впрыска газа и лучшей ремонтопригодности, (iii) коническую огнеупорную конструкцию, чтобы позаботиться о набухании DRI, (iv) гибкость, чтобы иметь различные температуры и составы газа из-за впрыска кислорода, (v) улучшенное использование дымового газа, (vi) улучшенное распределение газа внутри печи, (vii) равномерная температура слоя по всей печи, (vii) устранение возможности скопления внутри печи, (vii) гибкость использования кусков железной руды и (viii) повышение производительности и качества продукции.

В вертикальной шахтной печи также происходит риформинг газа на месте. Горячий горючий газ содержит определенный процент CH4, CO2 и H2O. Этот газ при контакте с металлическим железом (металлическое железо действует как катализатор) создает дополнительный восстановительный газ внутри шахтной печи. Реакции реформинга на месте приведены ниже.

CH4+H2O=CO+3H2  dH>0

CH4+CO2=2CO+2H2  dH>0

С одной стороны, эндотермическая реакция риформинга на месте требует более высокой температуры бурлящего газа, в то время как, с другой стороны, при высоких температурах происходит разложение окатышей/куска железной руды, образование мелких частиц и образование кластеров. Конструкция шахтной печи PERED имеет двойное отверстие для горения, чтобы оптимизировать количество CH4 в дымовом газе, необходимом для контроля температуры слоя.

Ниже приведены особенности установки газового риформинга, используемой в процессе PERED.

• Природный газ предварительно нагревается в теплообменнике регенерации дымовых газов установки риформинга
• Система рекуперации получает тепло от газа установки риформинга
• Установка риформинга представляет собой многосекционную установку риформинга с каталитическими трубками. В нем используются трубы риформера диаметром 250 мм, и он спроектирован так, чтобы занимать меньше места.
• Катализатор «Performex» был разработан специально для этого процесса.

В зоне охлаждения вертикальной шахтной печи установлены питатели шихты, вращающиеся на 360 градусов. Современная конструкция питателей обеспечивает лучшую и равномерную работу зоны охлаждения. Шихта подается в зону охлаждения с помощью четырех независимо управляемых вращающихся валов. Поскольку это холодная зона, водяная рубашка отсутствует. Если образуется какой-либо кластер, то он вытесняется обратным вращением и регулированием скорости. Охлаждающий газ в зону охлаждения подается из внешнего коллектора, а горячий охлаждающий газ равномерно собирается фасонными отводами. Кроме того, в коллекторе нет шансов на отказ, поскольку в коллекторе нет огнеупора. Кроме того, система охлаждения предназначена для удаления частиц в скруббере. Газ компримируется и подается в зону выхода продукта из подовой части вертикальной печи.

Типовая спецификация завода PERED мощностью 0,8 млн тонн в год вместе с данными о потреблении приведены на вкладке 1

. <тд 86">мм <тд 88">5-35 <тд 86">м <тд 86">м <тд 88">105 <тд 88">850 <тд 88">1.7

Вкладка 1 Типовая спецификация установки PERED
Серийный №	Тема	Единица	Значение
1	Емкость	млн тонн в год	0,8
2	Размер гранул оксида
3	Диаметр вертикальной печи	5,5 Прибл.
4	Общая высота	Прибл. 52
5	Производительность в час	т/ч
6	Часы работы завода в год	Часы	8000
7	Рабочая температура вертикальной печи	градусы Цельсия
8	Нормальное верхнее рабочее давление печи	кг/кв см г	0,6
9	Нормальное рабочее давление в нижней части печи	кг/кв см г	2,1 макс.
10	Требования к восстановительному газу	N м3/ч	170 000
11	Восстановительный газ на тонну продукта	Окончание	1600
12	Плотность DRI	т/куб
13	Плотность оксида железа	т/куб	2.3

Полезные функции процесса сокращения PERED

Ниже приведены полезные функции установки прямого восстановления PERED.

• Проверенный процесс с успешной эксплуатацией коммерческого предприятия
• Низкие удельные капитальные затраты на установку
• Низкое удельное потребление энергии приводит к снижению затрат на энергию
• Низкая стоимость эксплуатации завода
• Низкий удельный расход воды
• Низкий уровень загрязнения окружающей среды.
• Доступно несколько вариантов продукта, включая CDRI, HDRI и HBI.
• Процесс является гибким в отношении использования оксида железа. Он может использовать до 50 % кусков железной руды
• Существует гибкость в процессе использования руд с высоким содержанием серы.
• Существует проект для заводов мощностью более 1 млн тонн в год.






Роль смазки в процессе металлообработки Механические процессы удаления окалины со стали