八钢COREX主要工艺技术改进

杨成波，邹庆峰

（宝钢集团八钢铁公司炼铁分公司）

宝钢罗泾炼铁厂的COREX-3000是当今世界上最大生产规模的熔融还原炼铁装置。罗泾COREX经过投产4年多来的生产操作摸索和工艺技术验证，基本掌握了COREX熔融还原炼铁的相关工艺和生产技术。罗泾1#COREX于2012年7月整体迁建至八钢，在充分消化、吸取罗泾一期、二期工程COREX的设计、制造、施工和生产操作、运营维护和技术改造的经验的基础上，在保证原有设施设计能力的前提下，优化了设计方案，这些改进涉及COREX炉的各个方面。

1 八钢COREX-3000的改进

1.1 矿煤槽及上料系统的改进

为了提高入炉原料的质量，八钢COREX原料筛分系统增加了矿煤全量筛分及称量漏斗，在原料入炉前最大程度减少粉末，以防止COREX竖炉粘接及气化炉GGD管堵塞现象的发生；优化矿煤槽布置将槽下上料皮带机落地布置，槽顶标高由35m改为29.35m；减少了一个平台，增设中间汇总料斗,匹配垂直皮带上料能力；结合八钢冬季生产特点，垂直皮带设暖风加热炉并将炉顶水平皮带封闭。

1.2 还原竖炉的改进

1.2.1 增设竖炉机械探尺

COREX竖炉顶上料由炉顶的2个放射性料位计控制信号，当料位计LIR04609显示60%或料位计LIR04610显示70%，开始放下一批料，相当于竖炉能够自动控制的料线只有2个点。高炉料线控制是由机械探尺探料线，可根据炉况及工艺需求灵活定料线，更有利于对炉况的控制。为了改善COREX竖炉料线控制不灵活的弊端，增加调控竖炉炉况手段，将COREX竖炉炉顶的2个放射性料位计取消，参照高炉增设2个机械探尺。

1.2.2 AGD管道优化

宝钢2#COREX炉针对1#COREX炉竖炉的煤气利用率不高，金属化率低，竖炉容易粘结的缺点，在炉设计安装过程中在竖炉围管区域增设了AGD管道，并增设了30个清灰孔方便对围管的清堵。宝钢2#COREX炉竖炉围管区域经改造安装了AGD管后，竖炉内还原煤气分布有所改善，竖炉金属化率上升使得燃料比和焦比的消耗明显下降，但由于竖炉围管进气量被AGD分走了部分，造成竖炉围管前端的鼓风动能进一步下降，2#COREX投产后竖炉围管堵塞频度较1#COREX炉明显上升[1]。八钢COREX在宝钢2#COREX基础上对AGD管道进行了进一步的优化：设一根AGD管，按与煤气入口成90°方向布置并取消竖炉80个围管清灰孔。另外，为提高围管前段的鼓风动能将围管煤气孔尺寸缩小为230×170（mm）。

1.2.3 竖炉顶部增加放散阀

宝钢COREX的煤气系统放散是通过放散塔。低于塔体118m的高度，而且其放散的路径要全部经过煤气洗涤处理系统，管路长,系统死角多，容易产生死煤气区域。根据宝钢实践经验并结合高炉炉顶的放散工艺，为预防煤气管道出现爆鸣事故，在顶煤气上升管道最高点加装一高位放散阀到118m平台。在竖炉顶部检修时，煤气系统吹扫结束后打开竖炉顶部放散阀使存在竖炉顶部空间的煤气快速通过此阀排向大气，防止竖炉产生的混合煤气进入煤气系统下游管道，以确保系统安全。

1.3 气化炉优化

1.3.1 铜冷却壁冷却水增设旁路

在宝钢的两座COREX炉气化炉第5、6段冷却壁为铜冷却壁（其余冷却壁为铸铁冷却壁），冷却壁的冷却方式为串联，冷却水流量为3650m3/h[2]。因铜冷却壁的导热系数是铸铁的l2～l5倍，所以铜冷却壁采用和铸铁冷却壁串联并以同样的冷却水流量来冷却的方式存在问题，在罗泾1#COREX拆除的过程中也发现铜冷却壁上有结瘤的情况，事实证明原来冷冷却壁的冷却强度太大。为此八钢COREX在5、6段和7、8段冷却壁之间新增了两趟环管（两趟环管之间增加4个旁通（一个象限一个），前5段冷却壁的冷却水全部重新汇集到新增的环管中，然后在从环管中引水冷却6、7段冷却壁；第7段冷却壁的出水在汇集到新增的环管中，然后再从环管中引水冷却8、9、10段冷却壁。

1.3.2 到GGD的冷煤气位置管道下移

COREX在宝钢的实际生产过程中容易出现发生煤气管道容易发生堵塞的情况，发生煤气管道堵塞后清堵工作非常困难，且耗时很长。针对这一缺点八钢COREX将冷煤气添加管道下移，如图1所示。

1.3.3 气化炉耐材设计改进

耐材全部国产化。取消原来的炉缸陶瓷杯，设计改为单层陶瓷垫增加炉底、炉缸碳砖厚度（炉底碳砖由三层改为四层，取消的陶瓷杯壁由碳砖代替），加深死铁层至2172mm，加长铁口通道至3082mm，铁口耐材参照高炉改为组合砖形式。炉缸侵蚀模型改为高炉模型，炉底、炉缸热电偶布置方式改为成熟的高炉模式。另外，气化炉安全煤气管道设旁通接至炉顶，便于短期休风时气化炉作业。

1.4 煤气系统改进

1.4.1 采用重力除尘及干式布袋除尘

宝钢COREX-3000的顶煤气处理系统是湿法洗涤，这需要大量的水进行洗涤和降温。因新疆自然条件所限，结合八钢的气候和水资源条件八钢COREX顶煤气处理改为重力除尘加干式布袋除尘，这样不但简化了塔架的布置，还减少了煤气工艺水用，可减少1座沉淀池，减少占地面积，降低投资成本。干法除尘煤气出口温度有所提高，为后面煤气的高效利用创造条件。为解决采用干法除尘后顶煤气温度过高的问题，在竖炉炉顶和重力除尘中部设置了两套雾化打水降温装置。

1.4.2 提高输出煤气利用率

与传统高炉炼铁工艺相比，COREX炼铁工艺可以不建焦化厂和烧结厂，而且COREX炼铁工艺输出煤气热值较高炉炉顶煤气大约高一倍。如何利用好输出煤气将是COREX工艺降本增效的一个努力方向。宝钢COREX在正常生产时输出煤气约每小时30万m3，除部分用于CCPP发电外，其余都经过TRT发电；八钢COREX将宝钢采用的湿式非全量TRT改为干式全量TRT，以便更有效的对煤气进行余压、余热回收，提高煤气利用率，并将CCPP改为气动制氧—利用COREX炉煤气产生蒸汽拖动制氧和冬季供暖，多余蒸汽送往汽轮机发电机组产生电能，减少能源转换次数、提高经济效益。

1.5 其他工艺改进

八钢COREX在设计和建设过程还进行了以下工艺技术改进：

（1）主沟加深、加宽，渣、铁钩耐材由预制件改为浇筑，加大渣沟角度至8%。

（2）增加一个水渣冲制箱并加大转鼓电机功率，并加大转鼓电机功率。

（3）矿煤槽区域新增一台除尘器，增加除尘能力。

（4）槽下增加翻料皮带和粉矿仓，取消垂直皮带事故皮带和事故回收仓。

（5）结合新疆气候条件增加水渣区域热风加热炉，并将101转运站和水渣成品槽改为混凝土结构。

（6）炉顶除尘灰外排，减少粉尘进入气化炉等。

2 八钢COREX今后努力方向

2.1 原燃料的控制优化

宝钢COREX生产实践表明，COREX炉对原料的粉化率和块煤的粒度要求较高。八钢COREX投产后要加强对原燃料筛分、干燥和槽位的科学管理，严格控制入炉原料的粒度和水分值，减少入炉原燃料的粉化率。此外加快COREX用配矿和配煤研究，特别是加大提高烧结矿使用量的研究，结合八钢实际生产情况开拓和丰富用煤资源，并寻求性价比高的矿和煤，以降低用矿和用煤成本。

2.2 进一步提高煤气利用率

COREX工艺的经济性与其煤气利用有很大关系，提高COREX输出煤气的利用率可以大大降低COREX炼铁的成本。COREX输出煤气，含有大量一氧化碳和氢气，杂质含量低，热值高，是一种高质量煤气。COREX煤气主要用于高炉喷吹、直接还原、发电、燃料介质、化工领域、生产蒸汽等[4]，目前应用最为广泛的是将竖炉顶煤气或输出煤气脱除CO2，然后加压作为冷煤气经由发生煤气管进入竖炉再循环或在脱除CO2后经换热器和加热炉加热，再次成为热还原煤气，进入MIDREX竖炉生产DRI—（VPSA）[3]。八钢COREX煤气资源的高效利用将是又一个努力的方向。

2.3 COREX+高炉模式的综合炼铁系统的优化

充分利用COREX和高炉两种工艺的特点，结合八钢资源特点做到优势互补，使整个炼铁厂铁水成本最低。如：COREX筛下的煤粉用于高炉喷煤，八钢高炉使用的筛下小焦用于COREX使用等。八钢炼铁原燃料的互补再利用也是今后降本增效的一个方向。

3 结束语

COREX工艺至今只有三十多年的历史，和高炉相比还有很长的路要走，在生产工艺上还有很多地方需要不断地改进和优化；COREX工艺产大量高质量的煤气，怎样综合高效利用好这些煤气将是COREX工艺降本增效的一个要以关注。所以，COREX炼铁工艺要取得关键性的突破必须持续的对其生产工艺进行优化、改进。

[1]林金嘉.宝钢COREX-3000的生产技术进步和改进方向.

[2]李晓清.COREXC3000冷却系统工艺特点介绍.

[3]K.Venkataraman,E.C.Wanat,L.D.Schmidt，etal.Steam Reforming of Methane and Water-Gasshift in Catalytic Wall Reactors,2000.3.

[4]徐国群.COREX工艺输出煤气综合利用.上海冶金[J],2005,（3）.