实锤(2)｜非高炉技术狂飙：山西中晋矿业年产30万吨氢气直还铁项目即将投产！
正当围城钢铁企业如火如荼地撤城搬迁，当局几乎谴责非高炉炼铁归死时，左权县中秋节期间传出重磅消息，山西省晋中市：
经过10年以“钉钉子精神”持续攻关本土化技术，解决了一系列制约气基还原铁技术工程改造的技术难题，我国首套30万吨/年焦炉制氢中金太行矿业有限公司直接还原铁项目——瓦斯制直接还原铁工业化实验装置诞生，将于2019年10月调试投产。
中金太行矿业有限公司气基直接返铁项目始于引进德国MME公司气基还原铁PERED工艺包。 中金冶金组织中国石油大学（北京）与北京科技大学携手合作，经历了十年历程。 多年共同攻坚。
中金冶金整合中国石油大学联合研发的“焦炉煤气干重整还原煤气技术”，首次提出中钢院气基竖炉还原铁技术，并与北京科技大学合作进行改造气基还原铁工程。 我们对技术难题进行了自主创新，完成了全部技术改造和工程设计工作。
2017年8月24日，中金太行矿业有限公司年产30万吨焦炉煤气直接还原铁项目全面开工。
中秋节当天，记者联系到中金太行矿业有限公司原总经理陆庆，请他谈谈中山太行氢能直达铁路项目的技术创新细节。
陆庆表示：国外气基还原铁大多采用天然气作为气源，而我国天然气资源较为匮乏。 因此，在气源选择上，我们选择了国内资源相对丰富的焦炉煤气。 在此基础上，我们主要完成了以下创新：
1、创新国内首台卧式干重整重整装置，开发出新一代镍基催化剂。
焦炉煤气除富含H2外，还含有一定量的CH4和CO2。 为了使合成气的H/C比可调，需要对焦炉煤气中的CH4和CO2进行重整。
中国石油大学（北京）周红军、余长春教授团队综合国内制氢炉的设计优势，借鉴国外重整器的实践经验，成功设计出国内首台具有自主知识产权的卧式干重整重整器权利。 该炉克服了热膨胀的技术难点，以及炉管选材防止金属老化等难题。 热效率达到92%，达到国内制氢炉的先进水平。 新一代镍基催化剂已被开发出来以支持它。 通过添加稀有金属，有效控制积碳问题； 干重整炉产生的还原气H2/CO比为1.1-2.0，可调范围宽，有利于氢气还原过程中实现热平衡。 为了防止初次启动或不饱和烃超标，干重整炉还设计有临时补充蒸汽管道，可以实现蒸汽和二氧化碳的双重重整过程。
2、干重整炉低温烟气用于竖炉密封气和吹扫气技术的研发。
为了防止热还原铁与空气接触发生氧化反应，防止还原性气体的泄漏，降低还原铁的金属化率和还原性气体的利用率，并形成局部高温结合区，必须使用惰性气体进行密封。 国外气基竖炉密封气和吹扫气通常采用以下两种方法：一是制氮装置产生的氮气，N2：99.9%，温度：-40℃-40℃，压力0.19--0.22MPa； 另一种是将重整器辐射段1100℃高温烟气（N2体积分数61.57%；CO2体积分数16.78%；H2O体积分数20.13%；O2体积分数1.52%）冷却、脱水，压缩后产生合格烟气，供竖炉密封吹扫使用。
为了减少能源消耗、生产密封气和吹扫气的投资，降低生产成本，中国石油大学（北京）周红军、于长春教授团队大胆采用了萃取重整120度对流工段炉通过多次论证和计算。 ℃低温烟气，经过冷却、脱水、压缩等工艺，合格烟气用于竖炉密封，取得比国外更好的效果。 目前，我们已申请多项实用专利或发明专利，专利号：“”。
3、开发了新型镍锌吸附剂，可有效脱除焦炉煤气中的有机硫和无机硫。
焦炉煤气含有多种有机硫和萘、焦油等杂质。 为了保证重整催化剂的活性，需要将气体中的总硫去除至1ppm以下。 传统的焦炉煤气脱硫工艺采用钴钼加氢或铁钼加氢工艺将有机硫转化为无机硫进行脱除。 该工艺的特点是：流程长、操作压力高（2.0MPa左右）。 为此，中国石油大学（北京）开发了一种新型镍锌吸附脱硫剂，可将有机硫加氢、转化、脱除一次完成。 工作压力为0.8mpa，工作温度为350℃。 它在一座塔内运行，操作简单。 同时，吸附剂可以再生并重复使用。 最重要的是镍锌吸附剂可以将不饱和烃转化为饱和烃，使进入重整炉的不饱和烃含量≤≤，有效防止干重整过程中的积炭问题。
4、干重整炉对流段设计有快速蒸发器。
为了快速排除高温烟气中含有的热能，保证重整炉辐射段安全运行，在对流段增设快速蒸发器，回收10t/h高温蒸汽（温度220℃，压力1.0MPa）。 副产蒸汽用于净化工区精脱硫的再生。 不仅回收余热，而且实现了能源的综合利用。
5、开展各种气源减产技术研究
为了摆脱单一气源对气基还原铁生产可能存在的制约，中金太行矿业有限公司与中国石油大学（北京）联合成立了北京中金中培化工冶金技术有限公司.有限公司开发研究多种气源还原气体。 制备技术。
煤制甲醇企业存在大量的甲醇吹扫气。 为了综合利用，他们与江苏省煤化工研究院进行了技术交流，对甲醇吹扫气H2/CO=10-15用于直接还原铁生产进行了研究。 进行交流讨论，并向单位提供技术解决方案。
目前已完成天然气、甲醇吹扫气、煤层气、煤气、沼气等原料气制备还原气的技术研究和验证，并获得国家专利。
陆庆表示：在还原铁工艺方面，我们与北京科技大学张建良、杨天军教授团队完成了中钢院还原炉工艺的研发、模型搭建和试验平台建设，取得了原创技术创新20余项。
1、设备国产化率达到90%以上，实现设备本地化制造。
中金太行矿业有限公司经过十年的科研攻关，联合国内知名生产企业，完成了德国MME授权技术：竖炉内的关键设备是均流器、松散装置、给料溜槽、和配料装置。 产品本土化制造，国产化率超过90%，自主研发了具有自主知识产权的中钢研氢还原铁成套技术及装备。
2、垂直提升机输送铁基原料，保证竖炉原料加料系统长期运行
氧化球团矿是竖炉生产的基本原料。 为了保证氧化球团矿连续稳定地输送到竖炉内，不丢失、不散落、不破碎，我们将原设计采用的大倾角皮带机改造为垂直提升。 采用机器输送，并购买了意大利公司生产的相关产品，以尽量减少损坏。
3、各种铁矿石还原技术研究
2017年，中金冶金与北京科技大学联合开发冷、热竖炉气基还原工艺技术； 左权矿、西北矿、澳大利亚矿、印度矿、钒钛矿、秘鲁矿等多种矿物的气基还原技术已系统开发，包括实验研究和验证，并已申请相关技术专利。
迄今为止，已研发出高效燃气竖炉直接还原炼铁系统及方法、带均流器的还原立式炉、生产冷直接还原铁的燃气竖炉等22项发明专利和实用新型专利，其中包括：用于生产热直接还原铁的燃气竖炉。
4、直接还原技术在其他领域的应用
处理附带资源。 利用氢气的强还原性化学性质，采用竖炉还原反应器，用一定比例的还原性气体还原钒钛矿、钛铁矿、硼铁矿、低品位红土镍矿等。 还原产物熔融分离可实现铁、钒、钛、硼、镍等的有效分离。
钒钛资源气体还原技术已在实验室开展。
固体废物处置。 赤泥是氧化铝生产过程中产生的废物。 含有铝、铁等重金属盐。 每生产一吨氧化铝，约产生0.8至1.5吨赤泥。 然而，赤泥的加工和综合利用始终是一个世界性难题。 采用氢还原技术进行还原，经过选矿，可提取50%-55%的铁粉。 已在实验室得到验证。 硫酸渣是硫铁矿硫酸生产过程中的残渣，一般含铁40%-55%。 利用氢还原技术提铁是回收硫酸渣的新途径，不仅解决了硫酸渣对环境的积累问题，而且可以生产直接还原铁产品。
生产 BaSO4 的新工艺。 在日用化学工业中，重晶石用于生产BaSO4（二氧化钛）。 传统方法是采用煤基还原，其缺点较多：一是规模小，成本高，产品质量不稳定； 二是能源消耗高、污染大。 充分发挥氢气作为良好还原剂的优势，采用氢气还原技术，利用竖炉工艺原理，将重晶石还原为BaS，生产BaSO4，生产高附加值的钡盐，解决污染和产能高的问题轻化工生产硫酸钡存在的问题。 工艺水平低下。 目前他们已经为某日化公司提供了技术解决方案。
陆庆表示，经过两年多的建设，中金冶金在山西左权的首个氢还原铁产业化示范项目——中金矿业年产30万吨氢还原铁项目工程进度：图纸设计完成100%，主要设备采购完成100%，工程总体进度完成80%，土建施工完成95%，即将开始试运行。
中金院中金太行氢还原炉（可简称太行炉，与太行发动机类似：编者注）还原铁具有以下优点：一是工艺流程短。 中钢院竖炉工艺属于非高炉炼铁，省去了焦炉、烧结等污染单元，工艺流程短； 其次，非焦还原温度低。 高炉的工艺介质是高硫焦炭。 熔炼时吹入1200℃热风，炉内温度2000℃左右，设备使用寿命短。 中钢院竖炉工艺介质为焦炉煤气重整后的合成气，炉内吹入900℃的H2/CO，大幅减少排放。 由于氢气和一氧化碳被用作还原剂来制造铁，因此反应产物主要是H2O和CO2。 根据工艺要求，CO2必须回收作为前期干重整过程的原料，从而在工程设计中减少CO2排放。 据测算，中钢院竖炉工艺较高炉工艺减少CO2排放32%、SO2排放减少74%、NOx排放减少62%，大幅减少污染物排放。 四、产品纯度高。 高炉工艺生产的产品是铁水，其S、P、Cu、Ti、Zn等杂质含量较高，而竖炉工艺生产的产品是固态海绵铁，其杂质含量很低。 S、P、Cu、Ti、Zn等杂质含量。 为冶炼优质特殊钢奠定了基础。
中铁院技术方案彻底摆脱了气法还原铁技术对天然气的依赖，大大减少了污染物排放，生产还原铁的成本低于高炉铁水。 中国钢铁研究院技术的大规模推广，必将给我国钢铁行业带来一场革命。
经过十余年的努力和坚持，中金冶金已具备中钢院还原炉设计、制造、EPC总承包能力。 中金冶金也克服重重困难，完成了自己的宏伟转型，蓄势待发。 ，即将冲天而起！