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降低炼铁成本,提高原料使用和生产操作的灵活性,满足日益严格的环保规定,等 等,都是韩国钢铁企业浦项和普锐特冶金技术联合开发FINEX®(以下写作Finex)工 艺的重要原因。 从600,000 t/a的示范设备开始,Finex技术已经发展到工业生产水 平,年产量达到大约200万吨。本文概要介绍已于2年前在浦项钢铁公司浦项厂投产 的Finex F-2.0M设备(图1)的运行和生产优点。

FINEX工艺的发展历程

第一套工业化Finex设备(F-1.5M型)于2007年4月建 成投产,设计能力为年产铁水150万吨。它作为高炉替代 型炼铁工艺的经济性和灵活性很快就得到了确认(图2) 。F-2.0M(200万t/a)型Finex设备于2014年1月开炉,自 此,成功生产的铁水充分证明,与包括炼焦和烧结在内的高 炉炼铁工艺路线相比,Finex工艺极具可行性和竞争力。

FINEX F-2.0M设备的设计改进

同F-1.5M相比,第三代Finex设备的设计特点是设备简化和 总重量减轻。设计和工艺的改进主要体现在以下方面:

  • 3级(而不是以前的4级)流化床反应器系统采用气动装 料,建筑高度降低了30%
  • 将直接还原铁和添加料压制成块的热压铁(HCI)设备简 化了设计
  • 为HCI设备安装干法除尘系统
  • 熔融气化炉塔架上取消了HCI料仓和炉顶煤气系统
  • 在熔融气化炉塔架上居中安装Gimbal Top动态布料系统, 以向熔融气化炉内均匀地装入HCI、煤和添加料

依靠这些设计和工艺改进,Finex F-2.0M设备的整体结构重 量比Finex F-1.5M设备减轻了大约9%,而总占地面积没有增 加。在从破土动工到开炉的31个月建设期间,总共安装了大 约77,000吨钢结构、设备、管路和耐材,敷设了大约1,600 千米电缆,检查了大约16,000个I/O(输入/输出)信号。

FINEX工艺的优点
  • 直接使用低品位和低成本的铁矿粉作原料
  • 直接使用非焦煤作还原剂
  • 在投资成本和运行成本方面都具有良好的经济性(运行成 本比产能相近的新高炉低12%左右)
  • 同传统高炉路线相比环境优势明显,包括NOx和SOx排 放分别减少90%和95%
  • 原料选择灵活(比如使用Al2O3含量较高的铁矿)
  • 生产的铁水质量与高炉铁水完全相同
  • 产生极具价值的输出煤气,可满足其他工业应用需要,比 如发电、直接还原铁生产或化工产品制造
  • 可建在联合钢厂内发挥与现有高炉的协同作用,包括将筛 下焦和烧结矿粉直接装入Finex设备

FINEX F-2.0M设备最初两年的铁水生产

自2014年1月设备投产以来,工艺和生产参数得到优化,产量 稳步增加到设计指标。2014年4月,F-2.0M Finex设备的产 能达到了5,760 t/d的目标值。此后,其他所有重要的运行目 标也都先后达到,最初两年的设备作业率超过了95%。图3给 出了2014年2月 – 2015年12月底的23个月中F-2.0M Finex 设备的累计铁水产量;图4给出了同期的单位燃料消耗;表1 则列出了铁水产量为200万吨年的FINEX F-2.0M设备的典 型消耗指标。

节能和环保系统增建计划

浦项Finex F-2.0M设备还将增建一套余热回收系统、一套干 法除尘装置和一台炉顶煤气余压回收透平机(TRT),以进 一步提高这种炼铁设施的总体能源效率和环保优势。这些设 备计划于2017年5月投入试运行。

FINEX技术的光明未来

Finex是世界上唯一直接使用铁矿粉和非焦煤的铁水生产工 艺。正如韩国钢铁企业浦项已经证实的那样,Finex是极具竞 争力的传统高炉路线替代方案,能够为生产企业带来决定性 的环境优势。自从该技术于2003年推出以来,到2016年4月 为止,所有型号的Finex设备合计生产了2,200多万吨铁水。 目前,中国、印度和伊朗都有钢铁企业在考虑新建Finex设 备。

图2: 韩国浦项FINEX 1.5M设备(左:熔融气化炉塔架,右:流化床反应器塔架)
图3: 2014年2月 – 2015年12月底Finex F-2.0M设 备的累计铁水产量
图4: S2014年2月 – 2015年12月底Finex F-2.0M 设备的单位燃料消耗 kg/t铁水
Table 1: Typical consumption figures of the Finex F-2.0M plant with a production output of 2 million tons of hot metal per year

铁矿石:1,550 – 1,650 kg/t铁水
燃料: 750 – 800 kg/t铁水(包括50 – 100 kg焦炭)
添加料: 250 kg/t铁水
氧气: 500 – 550 Nm3/t铁水*
输出煤气量: 335,000 Nm3/h
输出煤气净热值: 5,500 – 6,250 kJ/Nm3
电耗: 220 kWh/t铁水
氮气: 400 – 450 Nm3/t铁水
补充水: 1 – 1.5 m3/t铁水

*Nm3 指标准立方米