FINEX与COREX及高炉流程能源消耗对比解析

张 曦

（中冶南方工程技术有限公司 湖北武汉 430000）

引言

高炉工艺经过长期的技术开发和生产实践，公认为是高效稳定的炼铁生产工艺。但随着资源能源的日益紧缺及环境保护要求的不断加强，其发展越来越受到限制，主要表现在：①大型高炉所必须的主焦煤资源日益短缺；②高炉流程配套的烧结和焦化带来的环保问题。在此背景下，熔融还原工艺孕育而生。该工艺最大的优点是可以不用或者少用主焦煤，且环境影响较小。目前已成功投入工业化生产的熔融还原工艺主要为FINEX与COREX。本文将从能源消耗方面对比FINEX与COREX及高炉流程的优劣，并提出相关建议。

1 FINEX与COREX流程能耗对比分析

FINEX与COREX同属已产业化的熔融还原炼铁新技术，两者在资源利用上与传统高炉技术有所改变，焦炭使用比例均有较大幅度下降。从设计指标来看，FINEX煤气输出数量（1350~1480 Nm3/t）及煤气热值（5300~6000 kJ/Nm3）均不及 COREX（1638 Nm3/t，8200 kJ/Nm3），吨铁电力消耗（FINEX 为 270~350 kWh/t）也要高于COREX（90 kWh/t），这些因素导致了虽两者燃料比相差230~280kg/t，但理论工序能耗仍基本相当的现象（FINEX工序能耗420kgce/t、COREX437kgce/t）。从实际指标来看，FINEX 目前实际工序能耗（413kgce/t）要优于 COREX（594kgce/t）：FINEX 实际运行能耗已达到设计指标；COREX则与其设计指标有一定差距，主要表现在熔炼率及作业率未达到设计指标，预还原系统直接还原铁金属化率较低，吨铁焦比也远高于设计指标50kg/t的水平。

分析FINEX目前实际工序能耗优于COREX的主要原因为：①FINEX与COREX均存在预还原系统和终还原系统之间工艺参数合理匹配的问题[1]，FINEX采用煤气富化循环回用技术成功克服这一难题使流化还原系统需气量与熔融气化炉系统产气量达到最佳平衡;②COREX还原竖炉较FINEX流化床反应器透气性差、炉料黏结问题严重;③FINEX熔融气化炉入炉料质量较COREX有保障;④FINEX已成功攻克并应用了低风量高喷煤技术，以价格低廉的煤粉部分替代价格相对昂贵的焦炭和型煤，有效的降低了高品质燃料的使用要求。

2 FINEX与高炉流程能耗对比分析

本文设计两个同样年产万吨铁水的炼铁项目方案对FINEX及高炉流程进行对比，方案一采用FINEX流程，配置为2×150万吨FINEX炼铁设备；方案二采用高炉流程，配置为2×60孔6m焦炉、2×200m2烧结机、1×200 万吨回转窑、2×1780m3高炉。同时将两种流程的输出煤气发电设施与余热蒸汽发电设施纳入一起进行比较。最终以同样的煤比投入，生产同样数量的产品，以最终富余电力来评判两种流程的能耗水平。

在该比较方案中，煤的投入均为吨铁770kg，富余煤气及蒸汽除供自需外，全部用于发电。从设备投入来看，FINEX流程仅需建设制氧、煤气余热回收设施及CCPP，而高炉流程还需配套建设TRT、干熄焦。FINEX工艺布置更加紧凑，有利于系统节能。另外FINEX由于煤气热值要高于高炉煤气，同样配备CCPP的发电效率要高于高炉流程。从整个能源利用结果来看，FINEX流程最终可富余电力约113MWh，略优于高炉流程102MWh的水平，两种工艺流程能耗水平基本相当。

3 结论

（1）FINEX流程与COREX流程相比，在煤气富化循环利用、改善煤压块质量及风口喷煤等方面均采取了有效措施，目前工序能耗实绩为413kgce/t，要优于COREX流程594kgce/t的水平。

（2）FINEX流程与同级别高炉流程（1780m3高炉）相比，在同样考虑副产煤气及蒸汽利用与转换过程的损失的条件下，两种工艺流程的能耗水平基本相当。

结语

（1）FINEX流程对原燃料条件的要求没有高炉流程严格，适宜建设在现有高炉群附近，可以充分利用高炉难以利用的筛出焦粉及烧结矿粉，并作为高炉的补充提供铁水与煤气，与高炉形成有效的互补。

（2）由于FINEX流程副产煤气数量及热量均较大。因此，当建设独立的FINEX钢铁厂时应充分考虑副产煤气的利用问题，确保煤气不放散。

（3）FINEX流程吨铁耗电量约550kWh，远高于高炉流程220kWh的水平。电力主要消耗在制氧、煤气富化循环利用及水处理环节。因此，在详细设计阶段应特别关注上述用电环节的电力设备选型，在技术经济条件允许时，尽量选择高效节能的电力设备。