• 书名：焦炉煤气零重整竖炉氢冶金工艺技术与装备

• ISBN：978-7-5240-0285-7

• 出版社：冶金工业出版社有限公司

• 定价：188

• 作者：王新东,赵志龙,郄亚娜

• 出版时间：2025-07-10

内容简介

本书以张宣科技120万吨氢冶金示范工程项目为基础，对焦炉煤气零重整竖炉氢冶金工艺技术及装备进行了详细介绍，重点介绍了氢冶金发展现状、工艺技术与装备、焦炉煤气零重整工艺、球团生产、竖炉还原过程及机理、还原气体调控、DRI质量与检测。此外，对氢冶金工艺布局、低碳环保、用氢安全、智能控制、发展展望等也进行了介绍。

本书内容既有工艺装备介绍，又有技术理论研究，还有工程设计内容，涵盖了竖炉氢冶金工艺技术及装备的各个方面，是一部全面系统介绍焦炉煤气零重整竖炉氢冶金技术的专著。

编辑推荐

本书是国内第一部系统介绍竖炉氢冶金技术的专著，以河钢集团张宣科技120万吨HyMEX焦炉煤气零重整竖炉氢冶金项目为基础，详细介绍了以富氢焦炉煤气为气源的零重整竖炉氢冶金工艺流程、基础理论、工艺控制及主要装备。本书还介绍了对氢冶金的发展背景、竖炉氢冶金球团矿制备、公辅系统、DRI质量及检化验、环保技术、能耗与碳排放情况、用氢安全、智能化控制技术、氢冶金未来发展展望等内容。

本书内容丰富，系统性和科学性强，既有基础理论研究和工艺设备介绍，也有生产操作和管理实践，可供钢铁企业、高等院校及设计院所等从事竖炉氢冶金相关工作人员参考。

目录

第1章 概 述 1

1.1钢铁绿色低碳发展背景 1

1.1.1碳排放及绿色低碳政策 1

1.1.2钢铁行业碳排放及碳减排 4

1.2氢冶金发展历程 8

1.2.1氢冶金概念的提出 8

1.2.2氢冶金发展现状 9

1.3气基竖炉直接还原工艺发展 16

1.3.1气基竖炉直接还原工艺发展现状 16

1.3.2典型的气基竖炉直接还原工艺 18

1.4氢气制备及应用 23

1.4.1制氢技术发展 24

1.4.2氢能应用领域 32

1.5绿钢的提出与发展 33

1.5.1绿钢的提出与需求 33

1.5.2绿钢的发展趋势 34

1.6本章小结 36

参考文献 37

第2章 HyMEX焦炉煤气零重整竖炉氢冶金简介 42

2.1 项目概况 42

2.1.1项目建设单位 42

2.1.2 建设背景及意义 44

2.1.3项目建设的有利条件 49

2.1.4总体建设目标 51

2.1.5 项目建设历程 52

2.1.6 项目获得的初步成果 53

2.2建设的外部条件 56

2.2.1地理位置 56

2.2.2地质条件 56

2.2.3气象水文地质条件 57

2.2.4气源条件 58

2.2.5外部能源介质条件 60

2.3 建设规模及建设内容 60

2.3.1生产规模 60

2.3.2建设内容 60

2.3.3产品方案 61

2.4. 焦炉煤气零重整竖炉氢冶金工艺流程 62

2.4.1总体工艺流程及特点 62

2.4.2高品位球团矿低成本制备工艺及特点 62

2.4.3 焦炉煤气低成本协同处理工艺及特点 64

2.4.4 氢基竖炉直接还原工艺及特点 64

2.4.5 氢冶金气体处理与循环工艺及特点 64

2.4.6 CO2脱除和精制工艺及特点 65

2.5 竖炉氢冶金工艺布置 65

2.5.1 项目选址与总体布置 65

2.5.2 工厂平面布置 66

2.5.3 管线综合布置 74

2.5.4 运输与工序界面衔接 76

2.5.5 工厂绿化 77

2.5.6 用地基本指标 79

2.6 项目主要技术经济指标 79

2.7 本章小结 80

参考文献 81

第3章 焦炉煤气零重整竖炉氢冶金理论 84

3.1 焦炉煤气零重整概念与特点 84

3.1.1 焦炉煤气零重整概念 84

3.1.2 焦炉煤气零重整的特点 84

3.2 焦炉煤气零重整工艺气体转化机理 88

3.2.1温度对焦炉煤气转化过程的影响 88

3.2.2压力对焦炉煤气转化过程的影响 91

3.2.3 H2O蒸汽对焦炉煤气转化过程的影响 92

3.2.4 CO2对焦炉煤气转化过程的影响 94

3.2.5 O2对焦炉煤气转化过程的影响 97

3.3 工艺气的循环与转化 99

3.3.1竖炉锥部气体的转化 100

3.3.2加热炉内工艺气体反应 101

3.3.3 喷氧段对工艺气的影响 102

3.3.4 氢基竖炉还原段气体的变化 103

3.4 氢基竖炉内碳氢还原机理 103

3.4.1 碳氢还原反应热力学 103

3.4.2 碳氢还原反应动力学 114

3.4.3工艺参数对氢基竖炉还原性能的影响 126

3.5 DRI渗碳机理 132

3.5.1 C-H-O体系气体析碳量的控制 132

3.5.2 DRI渗碳过程热力学分析 134

3.5.3 DRI渗碳试验研究 140

3.6 焦炉煤气零重整竖炉氢冶金能量利用 142

3.6.1 物料平衡计算 143

3.6.2 热平衡计算 148

3.6.3 系统能质平衡模型的建立 152

3.7 本章小结 153

参考文献 155

第4章 氢基竖炉工艺技术与装备 158

4.1 氢冶金竖炉工艺概述 158

4.1.1系统组成 158

4.1.2 工艺流程 158

4.1.3 竖炉塔架及设备布置 159

4.2 原料供应与处理系统 161

4.2.1 工艺技术描述 161

4.2.2 槽上供料单元 162

4.2.3 矿槽单元 163

4.2.4 球团涂覆单元 165

4.2.5 竖炉上料单元 168

4.3 炉顶上料系统 170

4.3.1 系统组成 170

4.3.2 工艺描述 170

4.3.3 主要设备 171

4.3.4 系统操控 173

4.4 氢基竖炉本体 174

4.4.1 竖炉结构 174

4.4.2 竖炉容积 177

4.4.3 竖炉内型设计 178

4.4.4 竖炉耐火材料 179

4.4.5 竖炉炉壳冷却 180

4.4.6 高温还原气体集输管道 180

4.4.7 HyMEX氢基竖炉 180

4.5 竖炉排料系统 181

4.5.1 系统组成 181

4.5.2 工艺描述 181

4.5.3 主要设备 182

4.5.4 系统操控 184

4.6 DRI冷却器 184

4.6.1 主体结构 184

4.6.2 内型设计 186

4.6.3 耐火材料 186

4.6.4 HyMEX冷却器 186

4.7 DRI卸料系统 187

4.7.1 系统组成 187

4.7.2 工艺描述 187

4.7.3 主要设备 188

4.7.4 系统操控 189

4.8 竖炉辅助系统 190

4.8.1 液压系统 190

4.8.2 润滑装置 190

4.8.3 提升装置 190

4.9 DRI产品储运系统 191

4.9.1 DRI运输单元 191

4.9.2 DRI储存单元 195

4.9.3 DRI粉尘收集及处理单元 198

4.10 本章小结 201

参考文献 201

第5章 循环气体处理技术与装备 204

5.1 焦炉煤气的精制技术与装备 204

5.1.1 焦炉煤气的质量要求 204

5.1.2 焦炉煤气深度净化技术及装备 205

5.1.3 焦炉煤气加压系统 215

5.2 工艺回路循环系统 219

5.2.1 工艺回路循环系统的工艺流程 219

5.2.2 工艺回路的主要设备功能及规格 220

5.2.3 工艺回路循环系统的操作与调控 230

5.3 底气系统 234

5.3.1 底气系统的工艺流程 236

5.3.2 底气系统主要设备 237

5.3.3 底气系统的操作与调控 238

5.4 DRI冷却气体回路 239

5.4.1 DRI冷却系统的工艺原理 239

5.4.2 冷却回路的主要设备参数 242

5.4.3 冷却回路的操作与控制 245

5.5 气体加热炉 246

5.5.1 加热炉工作原理 246

5.5.2 加热炉的主要设备参数 248

5.5.3 加热炉的操作与控制 248

5.5.4 加热炉的长寿与设计优化 250

5.6 喷氧系统 252

5.6.1 喷氧系统的工艺流程 252

5.6.2 喷氧系统的设备 253

5.6.3 喷氧系统的操作与控制 254

5.7 CO2的脱除与精制 254

5.7.1 MDEA脱碳原理及工艺流程 254

5.7.2 MDEA脱碳系统的主要设备 257

5.7.3 CO2脱除的操作与控制 269

5.7.4 CO2酸气的脱硫工艺与装备 270

5.7.5 CO2精制工艺与装备 271

5.8 本章小结 278

参考文献 278

第6章 氢冶金球团矿生产工艺与装备 283

6.1 氢冶金球团矿的质量要求 283

6.2 原燃料 284

6.2.1 铁精粉 284

6.2.2 添加剂 286

6.2.3 燃料 288

6.3 球团矿生产工艺流程 289

6.3.1 原料准备 290

6.3.2 配矿 297

6.3.3 造球 298

6.3.4焙烧 301

6.4 链篦机-回转窑球团矿生产工艺与装备 305

6.4.1.工艺流程 306

6.4.2主要装备 311

6.5 带式焙烧机球团矿生产工艺与装备 316

6.5.1工艺流程 316

6.5.2主要装备 323

6.6 链篦机 回转窑与带式焙烧机工艺对比 329

6.7 氢冶金球团冶金性能评价方法 330

6.7.1 抗压强度 331

6.7.2 还原性 331

6.7.3 还原膨胀性 332

6.7.4 还原粘结性 333

6.7.5 低温还原粉化 334

6.8 本章小结 335

参考文献 335

第7章 竖炉氢冶金公辅系统 338

7.1 给排水及水处理设施 338

7.1.1 概述 338

7.1.2 给水系统 338

7.1.3 循环水系统 342

7.1.4 排水系统 351

7.1.5 消防水系统 354

7.2 供配电及电气设施 359

7.2.1 供配电系统 359

7.2.2 电气传动 363

7.2.3 电气照明 364

7.2.4 防雷与接地 365

7.2.5 电气设施防灾 366

7.2.6 通风和空调 367

7.2.7 节能和环保 367

7.3 燃气设施 367

7.3.1 火炬放散塔 367

7.3.2 燃气介质供应 368

7.3.3 化学消防设施 370

7.4 热力设施 370

7.4.1 炉顶气余热回收 371

7.4.2 蒸汽供应 374

7.4.3 压缩空气供应 375

7.4.4 采暖热水供应 376

7.4.5 车间和区域热力管道 376

7.5 通风、采暖设施 376

7.5.1 采暖措施 377

7.5.2 通风及空调措施 377

7.6 电信设施 377

7.6.1 电信系统 378

7.6.2 传输线路及管线敷设 379

7.6.3 接地及安全 379

7.6.4 维护人员 379

7.7 本章小结 380

参考文献 380

第8章 DRI产品的质量检化验与应用实践 382

8.1 DRI产品质量检测内容 382

8.1.1 金属化率 382

8.1.2 金属铁含量 382

8.1.3 脉石含量 383

8.1.4 碳含量 383

8.1.5 抗压强度和含粉率 383

8.1.6 杂质元素含量 385

8.2 DRI产品质量标准 385

8.2.1 化学成分 385

8.2.2 物理性能 389

8.3 DRI产品质量检测方法 389

8.3.1 DRI的取制样 389

8.3.2 物理性能检测 391

8.3.2 分析检测 393

8.4 本章小结 393

参考文献 394

第9章 竖炉氢冶金环保技术 396

9.1 竖炉氢冶金的主要污染物 396

9.1.1 地区环境质量标准 396

9.1.2 污染物排放标准 401

9.1.3 球团工序主要污染物 403

9.1.4 氢基竖炉工序主要污染物 409

9.2 气体污染物排放及治理措施 412

9.2.1 球团工序 412

9.2.2 氢基竖炉工序 420

9.3 污水与处理技术 429

9.3.1 球团工序 429

9.3.2 氢基竖炉工序 430

9.4 固废与处理技术 434

9.4.1 球团工序 434

9.4.2 氢基竖炉工序 434

9.5 噪声与控制技术 435

9.5.1 球团工序 435

9.5.2 氢基竖炉工序 436

9.6 与长流程污染物排放情况对比 436

9.7 本章小结 437

参考文献 438

第10章 竖炉氢冶金能耗与碳排放 440

10.1 节能设计和能耗水平 440

10.1.1 节能设计 440

10.1.2 能耗水平 445

10.2 碳排放政策及排放水平 447

10.2.1 相关政策背景 447

10.2.2 核算依据 450

10.2.3 各工序碳排放水平 456

10.3 与长流程碳排放对比情况 457

10.3.1 典型长流程企业碳排放情况 457

10.3.2 吨钢折算碳排放情况 459

10.4 本章小结 460

参考文献 461

第11章 竖炉氢冶金用氢安全问题 463

11.1 氢气的用氢要求 463

11.1.1 几种典型的还原气源性质 463

11.1.2 用氢要求 465

11.2 竖炉氢冶金用氢危险因素分析 467

11.2.1 氢气的燃烧与爆炸 467

11.2.2 用氢危险因素分析 468

11.3 竖炉氢冶金用氢安全措施 470

11.3.1 氢安全基础知识 470

11.3.2 用氢安全措施 471

11.4 竖炉氢冶金用氢风险控制 476

11.4.1 风险评估和管理 476

11.4.2 设备和管道安全 477

11.4.3 生产和储存 478

11.4.4 运输 478

11.4.5 使用 478

11.4.6 防爆措施 478

11.4.7 防火措施 478

11.4.8 通风控制 478

11.4.9 个人防护装备 479

11.4.10 人员培训和防护意识 479

11.4.11 应急处理 482

11.5 本章小结 483

参考文献 483

第12章 竖炉氢冶金智能控制技术 486

12.1 竖炉氢冶金自动化控制 486

12.1.1 简述 486

12.1.2硬件的稳定、优越性 487

12.1.3 软件控制的安全 492

12.2 竖炉氢冶金数字化技术 498

12.2.1质谱仪 498

12.2.2 FF总线仪表 499

12.2.3 采用智能MCC和DCS协同控制技术 501

12.2.4 环境气体检测集中系统 503

12.3 竖炉氢冶金智能化技术 504

12.3.1 大数据技术 504

12.3.2 数字孪生技术 510

12.3.3 竖炉氢冶金智能工厂构建 511

12.4 本章小结 515

参考文献 516