长流程与短流程合理结合的构想

1 背景

焦炉煤气的主要成分是氢气和甲烷，是很好的还原剂。我国高炉流程占绝对统治地位，每年产大量的焦炉煤气。合理、高效地利用这些焦炉煤气，长流程和短流程合理结合，可以大大地改善钢铁企业的环保状况，提高能源的利用效率。下面以鲅鱼圈为例，构想长流程与短流程的合理结合。

鲅鱼圈一期工程按原设计建成并形成年产650万t钢的钢铁厂，并预留了二期工程用地。由于多种原因，鲅鱼圈二期工程尚未建设。

鲅鱼圈的一期钢铁制造流程选用传统的高炉－转炉流程，二期工程的钢铁制造流程如果要上，是否仍按传统高炉－转炉流程建设，还是用直接还原－电炉炼钢短流程代替，是鞍钢未来发展重大问题之一。

2 钢铁制造流程的剖析

当今世界上钢铁制造流程大致可分两种，一种是传统的高炉－转炉制造流程，或称长流程。该流程的产能大约占全球钢铁产能的72%-75%。在钢铁制造工艺中占统治地位。该流程生产工艺技术成熟，支撑着钢铁业生产正常运行。另一种是直接还原－电炉炼钢短流程。由于天然气资源的约制，大型气基竖炉直接还原技术发展长期受阻，当天然气，特别是页岩气开发技术发生革命性的变化，天然气资源提升，引发大型气基竖炉直接还原技术的发展变化，为直接还原－电炉炼钢短流程的发展创造了新的发展空间。特别是高化学能还原介质—焦炉煤气的应用，为天然气资源贫乏地区生产直接还原铁，提供了理想的气体资源，推动了全球直接还原铁生产技术的创新与发展。

直接还原－电炉炼钢短流程的大规模发展可能还要有一段时间。当代钢铁业的发展，两种制造流程不是取代，而是相互融合与整合，是二者优势的互补。长流程＋短流程将推动钢铁制造流程的发展。

3 鲅鱼圈二期钢铁流程的构建

在原设计二期预留地上建设两座直接还原－电炉炼钢短流程钢铁厂与一期650万t长流程钢铁厂并列，形成1000万t特大型钢铁厂。由于二期不建烧结厂，二期留地完全可以满足用地要求。

二期钢铁制造流程的描述：鲅鱼圈二期钢铁制造流程基本上可以复制阿联酋钢铁厂1，2期工程的工艺技术流程和设备的选择。由于我国天然气资源相对短缺，直接还原的气源由天然气改为工厂自产的焦炉煤气，这是对国外钢铁制造工艺的重大的突破和创新。根据上述制造工艺的需要，二期工程大部分可以选用国产设备，部分引进，。

该直接还原－电炉炼钢工艺具有如下特点：

1）工艺装置采用气基竖炉直接还原工艺，用100%的焦炉煤气作为直接还原的气源，用反应器的纯铁作为气体重整的触媒。设有离线重整装置，保证焦炉煤气中BTX的热裂解，不发生碳沉积，保证操作正常运行。

2）反应器中的顶气经脱水、脱硫后与原料气循环利用，保证原料气100%的利用率，降低原料消耗。

3）与还原反应同时发生渗碳反应生产高碳还原铁（C=4-6%）对电炉炼钢操作和节能产生正影响。

4）热直接还原铁经CO₂热送到电炉中（热送系统）凸显出电炉的节电性能。

5）本装置的顶气循环系统中设有选择性CO₂回收装置，有效回收CO₂，降低系统中CO₂排放量30%-40%，保持钢铁厂环保的可持续性。

6）直接还原铁为高纯铁（还原过程不与焦炭接触）含S，P在0.002以下，有利于生产纯洁钢，有利于生产高端钢材。

4 两种制造流程的整合为企业注入发展动力

钢铁制造流程的高效、绿色，可循环将成为世界钢铁工业发展的新趋势，是钢铁业未来的发展方向。直接还原－电炉炼钢短流程是传统高炉流程可选择的代替技术。结合鲅鱼圈一期钢铁制造流程，为鲅鱼圈二期构建的直接还原－电炉炼钢短流程，是长流程与短流程的合理整合，为我国大型传统钢铁厂的转型升级和可持续发展提出了新的思路。

两种制造流程的整合将给鲅鱼圈钢铁厂带来1+1》2的企业升级效应，主要体现在以下几个方面。

首先是环保效益。根据工业统计数据表明，吨高炉铁CO₂排放量为1600kg，吨直接还原铁CO₂排放量为800kg。二期年还原铁产量320万t计，年减少CO₂排放量256万t，可以大大降低炼铁工序对大气的污染，这是绿色钢铁最重要的期待。

其次是企业的高效益。直接还原铁是高纯铁，在电炉中炼制纯净钢，据统计 70%左右的纯净钢是在电炉炼钢工艺中生产的，用直接还原－电炉炼钢短流程工艺可生产高端钢材，增加工厂效益。据核算，用焦炉煤气生产还原铁是用焦炉煤气发电效益的2.5倍。另外，用焦炉煤气生产直接还原铁可以减少高炉炼铁对炼焦煤，焦炭的依赖，降低炼焦煤耗尽的风险。

第三是可循环效应。在两种流程整合工艺中，可循环效应显现尤为突出：①富余高炉煤气用于二期焦炉加热，二期焦炉发生煤气100%用于生产直接还原铁成为气体能源循环利用的典范；②二期生产的还原铁可作为一期转炉废钢的代用品，实现厂内金属循环利用，减少外购废钢；③部分还原铁加入高炉中提高高炉炉料的金属化率，提高高炉操作系数，增加高炉产量。

5 结论

鲅鱼圈二期钢铁制造流程如果建设，不能重复建设一期的高炉流程，应建设最先进的直接还原－电炉炼钢短流程技术工艺，高效利用高炉煤气、焦炉煤气，直接还原生产直接还原铁。长流程和短流程的有效融合、整合，将促进我国大型传统钢铁厂的转型升级，鲅鱼圈钢铁厂将成为高效，环保，可循环，绿色的世界一流钢铁企业。