简介

希尔法(HYL process)是指以天然气、水蒸气催化裂解气为还原剂，以块矿或球团矿为原料的固定床反应罐直接还原连续铸钢炼铁法。是墨西哥希尔萨(Hojalata Y Lamina，HYLSA)公司于20世纪50年代初开发并研究成功的1。

简史

1957年第1座日产200t直接还原铁(DRI)的希尔法生产装置在墨西哥蒙特雷(Monterrey)建成投产，随后在墨西哥和一些天然气丰富、价格低廉的国家和地区建成了一批希尔法直接还原装置。一直到1977年希尔法的直接还原铁产量占世界直接还原铁总产量的50%以上，是直接还原铁工业生产中最重要的方法之一。70年代希尔萨公司在原有希尔法(HYL-Ⅰ)基础上进行了技术改造，将间歇式生产的固定床反应罐改为连续性生产的移动床竖炉，并命名为希尔-Ⅱ(HYL-Ⅱ)法。1980年HYL-Ⅱ投入工业化生产。HYL-Ⅰ法在1991年产量最高达372万t/a，随后产量逐年下降，逐步被HYL-Ⅱ取代，1994年HYL-Ⅱ的产量(394万t)超过HYL-Ⅰ的产量(304万t)，在此以后成为排在米德莱克斯法之后产量列第2位的直接还原连续铸钢|炼铁法，1997年HYL-Ⅰ和HYL-Ⅱ直接还原铁产量和达956万t/a，(其中HYL-Ⅰ258万t，HYL-Ⅱ697万t)占世界直接还原铁总产量的26.42%1。

原理

天然气以水蒸气为氧化剂催化裂解生成高H2还原气，经冷却脱水后还原气用热交换器预热到约850℃，再用严格控制的部分燃烧法将还原气加热到要求的还原温度(1100～1200℃)。热还原气自上而下通过固定料层，依次进行预热、预还原和终还原，最后用新还原气进行冷却。控制冷却气的成分可有效控制产品的含碳量，最终产品金属化率85%～90%，含C 0.8%～2.6%。改进了的HYL-Ⅱ法以竖炉为反应器，还原气从竖炉还原带下部通入，炉料自上而下连续运动与上升的热还原气进行逆向传热及传质过程，完成还原过程的炉料在竖炉的下部冷却后成为直接还原铁或直接热压成块后经冷却成为产品热压铁(HBI)，HYL-Ⅱ法与HYL-Ⅰ法的原理是相同的，只是用竖炉取代反应罐，省去了还原气的反复冷却、加热，提高了煤气的利用率和热效率，改善了经济技术指标1。

工艺过程

HYL-Ⅰ法工艺过程。HYL-Ⅰ法反应器为有耐火材料衬的钢结构反应罐，罐的断面为圆形，拱形顶，顶部安装有一个用气体密封的装料门，底部有一气体密封的出料门，每个反应罐配有一个管式燃烧热交换器，用于将还原气加热到约850℃，还有一个有耐火衬的侧燃烧室，通入严格控制数量的预热空气进行部分燃烧，将还原气进一步加热到还原所需的温度(1100～1200℃)，还原气从反应罐顶部进入，废气通过反应罐锥形底部和支撑炉料的锥形挡板间的导管从底部排出。反应罐装有搅拌杆，不用时可退缩到底部出料门下面，当反应罐内炉料产生粘结或棚料时，可将其提升伸入反应罐内进行破碎和搅动。

每个反应罐均要经过卸、装料，预还原，终还原和冷却4个阶段，每个阶段约需3h。

第1阶段即卸、装料阶段。将前一生产周期已还原完的产品从底部卸出，当炉料粘结或棚料时可利用搅拌杆松动后排出。排料后检查反应罐内部，进行正常维修，然后关闭并密封反应罐底部出料门，通过顶部装料门，用插入反应罐内的旋转式布料槽装入矿石或球团以保证炉料的均匀分布。

第2阶段即预还原阶段。关闭、密封顶部装料门，用惰性气体排净罐内空气后，从罐的拱顶部通入热还原气体进行预热、预还原。此阶段大约可完成40%的还原。此阶段的还原气为终还原阶段用过的还原气，从终还原罐引出的还原气经冷却去除H2O后，在管式换热器中预热到800～850℃，再引入严格控制的预热空气进行部分燃烧，将还原气加热到1050～1150℃后引入反应罐。用过的还原气经冷却脱水后用作加热换热器和产生蒸汽的燃料。

第3阶段即终还原阶段。经预还原阶段后通过气体连锁阀引入强还原性气体进行终还原。强还原性气体来自冷却阶段，气体从冷却反应罐排出后经过冷却脱H2O，管式换热器加热，部分氧化加热到1000～1200℃后引入终还原反应罐。炉料在该阶段基本完成还原过程，金属化率可达80%～85%。

第4阶段即冷却阶段。从天然气重整炉出来的新还原气经冷却引入反应罐对已经终还原炉料进行冷却。当新还原气与热直接还原铁接触时产生补充还原，同时在直接还原铁表面形成碳化铁(Fe3C)和渗碳。在正常冷却过程中产品含C为2.2%～2.6%，控制冷却气的成分，按需要向冷却气中加入数量严格控制的CH4或回收气，可控制产品含C量在0.8%～2.6%之间任何一个水平上。通入冷却阶段反应罐的典型气体成分为：H275%，CO 14%，CO27%，CH44%1。

展望

希尔法在直接还原铁发展过程中曾起了重要作用，1991年总产量达372万t，占当年世界总产量的19%，随着希尔-Ⅱ法的发展和成熟HYL-Ⅰ的产量逐年下降，最终将被HYL-Ⅰ法所取代；希尔-Ⅱ法由于采用天然气水蒸气催化裂解制取还原气，还原气含H2高，还原能力比用天然气护顶气催化裂解制取的还原气略强。生产指标与米德莱克斯(Midrex)法相近，自1993年后增长速度较快，成为气基直接还原中仅次于米德莱克斯法的工艺方法1。

来源: 百度百科

内容资源由项目单位提供