FINEX與COREX及高爐流程能源消耗對比解析

張 曦

（中冶南方工程技術有限公司 湖北武漢 430000）

引言

高爐工藝經(jīng)過長期的技術開發(fā)和生產(chǎn)實踐，公認為是高效穩(wěn)定的煉鐵生產(chǎn)工藝。但隨著資源能源的日益緊缺及環(huán)境保護要求的不斷加強，其發(fā)展越來越受到限制，主要表現(xiàn)在：①大型高爐所必須的主焦煤資源日益短缺；②高爐流程配套的燒結和焦化帶來的環(huán)保問題。在此背景下，熔融還原工藝孕育而生。該工藝最大的優(yōu)點是可以不用或者少用主焦煤，且環(huán)境影響較小。目前已成功投入工業(yè)化生產(chǎn)的熔融還原工藝主要為FINEX與COREX。本文將從能源消耗方面對比FINEX與COREX及高爐流程的優(yōu)劣，并提出相關建議。

1 FINEX與COREX流程能耗對比分析

FINEX與COREX同屬已產(chǎn)業(yè)化的熔融還原煉鐵新技術，兩者在資源利用上與傳統(tǒng)高爐技術有所改變，焦炭使用比例均有較大幅度下降。從設計指標來看，F(xiàn)INEX煤氣輸出數(shù)量（1350~1480 Nm3/t）及煤氣熱值（5300~6000 kJ/Nm3）均不及 COREX（1638 Nm3/t，8200 kJ/Nm3），噸鐵電力消耗（FINEX 為 270~350 kWh/t）也要高于COREX（90 kWh/t），這些因素導致了雖兩者燃料比相差230~280kg/t，但理論工序能耗仍基本相當?shù)默F(xiàn)象（FINEX工序能耗420kgce/t、COREX437kgce/t）。從實際指標來看，F(xiàn)INEX 目前實際工序能耗（413kgce/t）要優(yōu)于 COREX（594kgce/t）：FINEX 實際運行能耗已達到設計指標；COREX則與其設計指標有一定差距，主要表現(xiàn)在熔煉率及作業(yè)率未達到設計指標，預還原系統(tǒng)直接還原鐵金屬化率較低，噸鐵焦比也遠高于設計指標50kg/t的水平。

分析FINEX目前實際工序能耗優(yōu)于COREX的主要原因為：①FINEX與COREX均存在預還原系統(tǒng)和終還原系統(tǒng)之間工藝參數(shù)合理匹配的問題[1]，F(xiàn)INEX采用煤氣富化循環(huán)回用技術成功克服這一難題使流化還原系統(tǒng)需氣量與熔融氣化爐系統(tǒng)產(chǎn)氣量達到最佳平衡;②COREX還原豎爐較FINEX流化床反應器透氣性差、爐料黏結問題嚴重;③FINEX熔融氣化爐入爐料質量較COREX有保障;④FINEX已成功攻克并應用了低風量高噴煤技術，以價格低廉的煤粉部分替代價格相對昂貴的焦炭和型煤，有效的降低了高品質燃料的使用要求。

2 FINEX與高爐流程能耗對比分析

本文設計兩個同樣年產(chǎn)萬噸鐵水的煉鐵項目方案對FINEX及高爐流程進行對比，方案一采用FINEX流程，配置為2×150萬噸FINEX煉鐵設備；方案二采用高爐流程，配置為2×60孔6m焦爐、2×200m2燒結機、1×200 萬噸回轉窯、2×1780m3高爐。同時將兩種流程的輸出煤氣發(fā)電設施與余熱蒸汽發(fā)電設施納入一起進行比較。最終以同樣的煤比投入，生產(chǎn)同樣數(shù)量的產(chǎn)品，以最終富余電力來評判兩種流程的能耗水平。

在該比較方案中，煤的投入均為噸鐵770kg，富余煤氣及蒸汽除供自需外，全部用于發(fā)電。從設備投入來看，F(xiàn)INEX流程僅需建設制氧、煤氣余熱回收設施及CCPP，而高爐流程還需配套建設TRT、干熄焦。FINEX工藝布置更加緊湊，有利于系統(tǒng)節(jié)能。另外FINEX由于煤氣熱值要高于高爐煤氣，同樣配備CCPP的發(fā)電效率要高于高爐流程。從整個能源利用結果來看，F(xiàn)INEX流程最終可富余電力約113MWh，略優(yōu)于高爐流程102MWh的水平，兩種工藝流程能耗水平基本相當。

3 結論

（1）FINEX流程與COREX流程相比，在煤氣富化循環(huán)利用、改善煤壓塊質量及風口噴煤等方面均采取了有效措施，目前工序能耗實績?yōu)?13kgce/t，要優(yōu)于COREX流程594kgce/t的水平。

（2）FINEX流程與同級別高爐流程（1780m3高爐）相比，在同樣考慮副產(chǎn)煤氣及蒸汽利用與轉換過程的損失的條件下，兩種工藝流程的能耗水平基本相當。

結語

（1）FINEX流程對原燃料條件的要求沒有高爐流程嚴格，適宜建設在現(xiàn)有高爐群附近，可以充分利用高爐難以利用的篩出焦粉及燒結礦粉，并作為高爐的補充提供鐵水與煤氣，與高爐形成有效的互補。

（2）由于FINEX流程副產(chǎn)煤氣數(shù)量及熱量均較大。因此，當建設獨立的FINEX鋼鐵廠時應充分考慮副產(chǎn)煤氣的利用問題，確保煤氣不放散。

（3）FINEX流程噸鐵耗電量約550kWh，遠高于高爐流程220kWh的水平。電力主要消耗在制氧、煤氣富化循環(huán)利用及水處理環(huán)節(jié)。因此，在詳細設計階段應特別關注上述用電環(huán)節(jié)的電力設備選型，在技術經(jīng)濟條件允許時，盡量選擇高效節(jié)能的電力設備。