• FeO + H2 → Fe + H2O • FeO + CO→ Fe + CO2
冷 却 渗 碳 段
PPT文档演模板
渗碳 反应
• 渗碳： • 3Fe + CH4 → Fe3C + 2H2 • 3Fe + 2CO → Fe3C + CO2 • 3Fe + CO + H2 → Fe3C + H2O
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O(g) △H = 95,484 kJ Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 △H = -28,085 kJ
适用于直接还原铁的煤制气方案
22 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术 1
2.1 气基竖炉对还原气性质的要求
（1）还原性气体（H2、CO）浓度高； （2）需要一定含量的甲烷气，一般要求CH4含量2~5%，用于渗碳； （3）H2/CO 不同的工艺要求不同， 最低1.5， 最高 5.6； （4）还原气压力低 （0.1—0.8 MPaG）； （5）煤气热值要求一般约为2300kcal/Nm3。
➢ 对于我国“贫油少气富煤”的能源结构，需要开发以煤制备还原气的气基竖炉 炼铁工艺。
PPT文档演模板
2 适用于直接还原铁的煤制气方案
2 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
国内外气基竖炉区别
天然气-气基竖炉工艺流程
煤制气-气基竖炉工艺流程
PPT文档演模板
3 适用于直接还原铁的煤制气方案
2 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
12
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
加压固定床连续气化(鲁奇）
鲁奇碎煤加压气化技术
产于20世纪40年代。鲁
奇气化炉生产能力大，13
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
加压固定床连续熔渣气化（BGL）
•BGL（British
9
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
2.4.1 常见的煤制气技术
PPT文档演模板
10 适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
2.4.1.1 固定床（移动床）气化
• 固定床煤气化炉的主要特点是：炉内气体流速较慢，煤粒静止，停留 时间1~1.5h，操作条件为：温度800~1000℃；分为常压气化和加压 气化（4MPa）；原料煤粒径3~30mm。用煤要求具有高活性、高灰 熔点、高热稳定性。
Gas-Lurgi 英
PPT文档演模板
14 适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
各种固定床气化炉技术参数
PPT文档演模板
15 适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
2.4.1.2 气流床气化
• 它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将 煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气 化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。其代表工艺壳牌干 煤粉气化工艺于1972年开始进行基础研究，1978年投煤量150 t/d的中试装置在 德国汉堡建成并投人运行.
PPT文档演模板
5 适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
2.2 还原铁所需还原气来源
下列气体可作为还原气：
天然气---天然气经过转化，生成含有一氧化碳、氢气和部分甲烷的还原气。 在伊朗、印度等还原铁发展较快的国家大多采用天然气为原料。国内，天 然气供不应求，价格高居不下，如采用天然气为还原气来源，势必造成生 产成本过高。
冷盘管和耐火衬里不受侵蚀。为了防止气化炉内不同部分由于耐火层失效而导致
金属温度过高，安装了表面温度警报系统，用以探测这种耐火层失效。与其它2结0
构形式的气化炉相比，由于不需要耐火砖绝热层，使HT-L 粉煤气化炉运转周期
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
转炉或电炉
连铸
铁水
钢水
加热炉 连铸坯
连轧 棒、板 带、管
深加工
热处理炉
高炉炼铁流程长、能耗高、污染 大；炼铁工序能耗约占钢铁生产 过程总能耗70%，污染物排放占 90%。
1. 2013年我国的粗钢产量已达7.79亿吨，占全球总 产量的48.5%，铁矿石对外依存度超过60%; 2. 钢铁行业整体亏损，生存艰难； 3. 钢铁工业污染物排放占到工业排放总量的45%以 上，是大气雾霾的重要成因； 4. 高炉炼铁仍占绝对地位，对优质焦煤和优质铁矿 石依赖性强，消耗大量的优质资源。
焦炉气---焦炉气中含有约45%的氢气、10%的CO和25%的甲烷，可以经 过甲烷转化制造出还原气， 目前正在施工过程的中晋太行还原铁项目采用 此种气源。
煤热解气---煤热解气中含有约30%的氢气、6%的CO和38%的甲烷，可以 经过甲烷转化制造出还原气。
6
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
过三方共同努力，于7月在鲁化建成投料开车成功，11月经过国家主管部门的鉴
定及验收。本技术并被列入《国家高技术研究发展计划（863计划）》
18
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
壳牌干粉煤加压气化技术
• •
荷公行于处S到加十甲成实S行S煤水ChC兰司煤1理目压几醇投际的粉蒸eGG9lPP壳气煤前气套等产操。为汽1l9气工工93牌化，化用生，作原为27化年艺业02（技壳工于产这证料气0工年建技生0术牌艺合的些明、化S序设开吨术产h研干已成装装壳纯剂e以了的始是装l究煤经氨置置牌氧，l干）日进可置，粉有或建的和液。
• 常压固定床气化技术是一项古老的煤气化技术，上20世纪30年代开始采用，原料 是无烟块煤或焦炭，中国山西晋城的块煤或焦炭是上好原料。
• 块煤的粒度为25~75mm。
• 固定床间歇气化技术成熟、工艺可靠、投资较低、不需要空分制氧装置。但气化 需要的无烟煤块或焦炭价格较高，而筛粉煤堆积、资源利用率低、环保污染严重。 固定床间歇气化技术目前在中国的合成氨及工业煤气行业仍有数千台气化炉在运 转。因为环保污染问题，这种造气炉将逐步被淘汰。
16
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
GE（德士古）水煤浆加压气化工艺
GE水煤浆加压气化法为目前世界上先进的气化技术之一，属气流床加压气化法。德士 古公司自1957年在蒙特培罗（Monetebello）研究室开始以氧为气化剂对煤、焦进行 气化研究，1973年建立了一套投煤量15t/d的试验装置进行加压水煤浆气化试验。经 过30年的试验及工业化过程，GE（德士古）水煤浆加压气化工艺已经发展成为一项先 进、成熟可靠的煤气化工艺。其特点是该工艺对煤的适应范围较宽，可利用粉煤，单 台气化炉生产能力较大，气化操作温度高，液态排渣，碳转化率高，煤气质量好，甲 烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污染物。排出粗灰渣可以用做水泥的原料和建筑材 料。三废处理简单，易于达到环境保护的要求。生产控制水平高，易于实现过程自动 化及计算机控制。中国已在渭河、鲁南、上海焦化、淮南、黑龙江浩良河化肥厂等引 进该技术。
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
2.2 还原铁所需还原气来源
生物热解气---其性质与煤热解气相似。 垃圾热解气---其性质与煤热解气相似。 焦炉气、煤热解气、生物热解气、垃圾热解气用于还原气是一个很好的方向 ，可以变“废” 为宝。 煤制气---通过煤气化、变换调整到合适的碳氢比，通过净化提高有效气含量 。这种技术在煤化工 领域有着大量的应用实例。 既然国内油气资源缺乏，且价格高居不下，焦炉气、热解气受资源限制，因 此，以低质煤为原料制造还原气是一个重要的研究方向。
19
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
航天炉干粉煤加压气化
• 航天炉干粉煤加压气化技术是北京航天万源煤化工工程技术有限公司研发的、具 有自主知识产权的粉煤加压气化技术。该技术采用干粉煤气体加压输送，纯氧气 化，合成气激冷洗涤流程。
• HT-L气化炉是北京航天万源煤化工工程技术有限公司的专利设备，气化炉由上部
PPT文档演模板
7 适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
2.3 煤制气流程
PPT文档演模板
No Image
8 适用于直接还原铁的煤制气方案
122 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术
2.4 煤气化
煤气化技术的发展可分为三个阶段：
第一阶段：早在二十世纪五十年代已实现工业化，后因天然气、石油大量开发， 煤气化发展一度停止； 第二阶段：二十世纪七十年代初，国际上出现能源危机，发达国家出于对石油天 然气供应紧张的担忧，纷纷把煤气化技术作为替代能源重新提到议事日程，并加 快煤气化新工艺研究； 第三阶段：近十年来，国外很多公司为了提高燃煤电厂热效率，减少对环境污染， 对煤气化联合循环发电技术进行了大量的工作，因而促进了煤气化技术的开发。 根据煤气化炉的结构特点和燃料在气化炉内进行转化时的运动方式，煤气化工艺可分 为三种类型：固定床（移动床）、流化床和气流床。
1
PPT文档演模板
适用于直接还原铁的煤制气方案
2 气基竖炉工艺介绍及煤制气技术 成熟的气基竖炉工艺
➢ 目前，气基竖炉技术已实现工业化接近半个世纪。
➢ 2013年产品直接还原铁的产量为7522万吨，78.6%为气基竖炉生产。
➢ 全球100多套气基竖炉项目均由天然气重整制取富氢气体，集中在南美、中东 等地区。