安胜矿业150万吨直接还原铁项目可行性研究报告.docx
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安胜矿业150万吨直接还原铁项目可行性研究报告
安胜矿业150万吨直接还原铁项目
可行性研究报告
第一章申报单位
1.1项目名称
项目名称：
150万吨直接还原铁项目；
1.2项目承担单位及法人
项目承担单位：
****自治县安胜矿业有限责任公司
项目承担单位法人：
毕胜友
1.3项目申报单位概况
安胜矿业有限责任公司位于****自治县大巫岚镇青山口村，是一家集铁矿采选于一体的大型民营企业，隶属于河北毕氏集团，公司建于2003年7月，几年来，不断加大投入，扩大生产，发展迅速。
至2008年底企业已拥有总面积3.57平方公里的大型露天铁矿一座（储量1.7亿吨），铁选厂四座（设计年生产能力400万吨铁精粉），固定资产12.5亿元，员工1700名。
为秦皇岛市“07年度市民营企业二十强”、“07年度市工业利税十强企业”、“08年度全市亿元纳税企业”；青龙县“07-11年度金星企业”、“07年度全县环境保护工作先进单位”、“08年度污染减排先进单位”。
06—11年历年“安全生产先进单位”等等。
2011年生产铁精粉202.8万吨，纳税3.62亿元。
第二章项目概况
2.1项目建设背景
****自治县属国家扶贫开发重点县，该县铁矿资源丰富，全县已探明储量15亿吨，现年产精矿806万吨。
依托本县丰富的铁矿资源，按产业政策要求，增高减低、上大压小、扶优汰劣，建设河北青龙经济开发区，促进实现青龙县域经济的提速发展、追赶发展，促进全县经济总量、综合实力和人民生活跃上一个新台阶，落实“产业强县”的战略决策，通过实施园区化发展模式，优化县域经济发展空间，实施工业入园、园区带动的发展战略，落实工业生产项目，促进企业合作、规模化生产，实现优势互补、良性互动。
2.2项目建设的必要性
钢铁工业是最重要的原材料工业之一，在冶金行业处于举足轻重的地位。
自新中国成立以来，我国粗钢产量年年增加。
1949年全国粗钢产量仅为45万吨，到1996年粗钢产量首次突破1亿吨大关，成为世界第一钢铁生产大国。
2006年中国钢铁产量超过了4亿吨。
预计今后50～100年内，只要还有焦炭供应，高炉仍将是主要的炼铁设备。
但是，高炉必须使用资源较少的焦煤（用于炼制焦炭）、能耗高，且经选矿得到的铁矿粉也需先进行造块才能使用。
因此，传统冶金面临能源、资源、环境、社会多重压力。
此外，传统钢铁流程副产焦炉煤气。
焦炉煤气是富含H2和CO的优质化工原料。
在传统钢铁流程中，焦炉煤气主要用作燃料，造成资源的极大浪费。
如何为传统钢铁流程富产的焦炉煤气寻找到更合理、更经济的出路，也是传统钢铁企业十分关注的问题。
采用直接还原工艺生产的产品，是在熔点以下还原得到的固态金属铁（英文缩写DRI）。
由于直接还原未经过熔炼，在脱氧过程中形成微孔结构，形状似海绵，又称海绵铁。
海绵铁是电炉炼钢的精料，具有有害杂质含量低，性能稳定等优点。
DRI用于电炉炼钢，生产优质钢坯。
竖炉法生产还原铁，在我国还是空白，以焦炉气为原料的竖炉法生产工艺生产直接还原铁项目的建成，将为我国优质铁的生产开创一条新路，具有良好的社会效益和经济效益。
并且，本项目为钢铁企业和独立焦化厂副产焦炉煤气的充分合理利用寻找到一条有效途径。
2.3市场需求
2.3.1项目产品应用领域
直接还原铁的市场需求情况和市场前景主要取决于它的应用领域。
直接还原铁作为有害杂质少的钢铁原料主要用于氧气转炉炼钢、电炉炼钢和高炉炼铁。
1、电炉炼钢中的应用
电炉炼钢技术的迅速发展为优质钢生产提供了有效手段，然而日益增加的合金钢生产和应用，使得多次重复回收的废钢中杂质元素得以富集，严重影响了废钢的质量。
例如，美国在25年内，碳素钢废钢的Cu含量增加了20％，Ni含量增加了1.2倍，Sn含量增加了2倍。
用洁净的直接还原铁代替被污染的废钢，可稀释钢中有害元素、改善冶金钢水的化学成分，生产优质钢和纯净钢。
因此，直接还原铁是改善钢材质量、增加钢材品种、发展钢铁冶金紧凑流程不可缺少的原料。
根据天津钢管公司150t电炉的实践，使用直接还原铁的冶炼效果：
DRI的适当使用可在不增加能耗和电极消耗的情况下，明显改善电炉炼钢的质量。
2、转炉炼钢中的应用
氧气转炉虽以高炉铁水为主要金属料，但仍约需10％的废钢作为冷却剂。
美国钢铁公司通过大量试验发现，转炉炼钢适当使用直接还原铁可带来如下好处：
1）由于DRI中的磷、硫、氮、铜含量较低，使得钢水中磷、硫、氮、铜含量较低。
在林茨第三炼钢厂130t转炉上用3000tMidrexDRI进行了148炉试验。
试验中用DRI替代废钢的比例从10％增加到100％。
结果发现：
①用废钢冷却时，钢中硫含量为0.022％；用DRI冷却时，钢中硫含量为0.016％，降低了27％；
②铁水中铜含量为0.02％，用DRI冷却时钢中铜含量保持不变，但用废钢冷却时，钢中铜含量为0.06％，增加了3倍；
③用废钢冷却，钢中氮含量为0.0029％；用DRI冷却时，钢中氮含量为0.0024％，降低了17％；
④用DRI冷却时钢中磷含量比只用废钢冷却时低0.002％；
⑤由于铁矿石含有少量的铬、镍、锡、砷，因此由铁矿石生产的DRI在成分上占有优势，在德国的HYL厂100t工业转炉上的3炉次试验中，铬含量为0.01％、镍含量为0.02％、锡含量为0.03%。
2）铸坯及成品的机械性能、表面质量和内部性能等均满足要求，且DRI中有一部分氧参与冶炼反应，使得氧气单耗下降。
鞍钢第二炼钢厂转炉生产在未使用DRI时，吨铁耗氧量为55.18m3，使用DRI后吨铁耗氧量为53.44m3，比使用前下降了1.74m3/t；
3）当DRI为粒状时，可以连续加料，从而使转炉熔池温度和成分连续变化，有利于连续测温和自动化炼钢。
3、在高炉炼铁中的应用
日本的八幡制铁所、富士制铁所、川崎钢铁公司和墨西哥高炉公司对高炉使用直接还原铁后的效果进行了详细调查。
结果表明，铁水的金属化率提高10％，增加铁水8％左右，降低焦比7％左右。
从热能利用效果来看，从高炉炉顶装入DRI/HBI铁块比风口喷吹还原铁粉效果更好。
4、直接还原铁在铸造中的应用
铸造用钢铁分为铸钢和铸铁两大类。
铸钢有普通碳素铸钢、低合金铸钢和高合金特殊性能铸钢；铸铁有灰铸铁、球墨铸铁和特殊性能的合金铸铁。
不仅铸钢熔炼需大量废钢，高级灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁的熔炼也需30％～50％的废钢。
由于合金铸钢和球墨铸铁用量日益增加，对熔炼原材料的纯度也提出了较严格的要求。
商品废钢中经常含有Ti、Sn、Pb、As、Cu等元素，对球墨铸铁的石磨球化具有不利影响。
质地纯净的直接还原铁显示了特有的优越性，20世纪80年代开始广泛用于铸造生产。
通过加入直接还原铁，铁液或钢液中有害元素的含量可被降低到能接受的水平，从而使质地较差的商品废钢也能得到应用。
多年来的实践证明直接还原铁是一种非常理想的熔炼原材料。
鉴于直接还原铁的特点及其对钢铁工业发展的作用和意义，直接还原工艺现已成为世界有资源条件地区发展钢铁工业的首选项目，我国也将直接还原工艺列为钢铁工业重点发展的方向之一。
基于上述分析，全球直接还原铁的需求和产量逐年增加，市场前景良好。
本项目通过充分利用钢铁厂自产焦炉煤气和转炉煤气制备还原气，取代天然气用于直接还原炼铁，既弥补了我国天然气资源的不足、又填补了我国气基竖炉直接还原冶金的空白。
因此，本项目所提供解决方案迎合了国内资源现状和特点，是一条具有中国特色的直接还原发展道路，代表了国内直接还原冶金的发展方向和总的趋势。
项目实施成功后，经济效益和社会效益明显，推广应用前景广阔。
2.3.2价格现状与预测
主要由于以下四方面的原因，全球直接还原铁的价格将持续上扬：
1、由于以废钢为主要原料的电炉钢产量逐年增长，世界炼钢年需废钢约3亿多吨，导致废钢需求量逐年增加，废钢供不应求，废钢的替代品DRI的国际市场需求迅猛增加；
2、冷铁料的需求，尤其是残余金属（铜、锡、镍和钼等）含量低的冷铁料的需求增长强劲；
3、直接还原铁的应用范围由电炉炼钢拓展到高炉炼铁、氧气转炉炼钢和特种钢铁铸造；
4、粉末冶金对直接还原铁的依赖程度也越来越高。
因此，发展具有我国特色的DRI产业是必由之路。
2.3.3市场竞争力分析
气基直接还原法使用的气体还原剂称为冶金还原气，在还原过程中既作为还原剂参与还原反应，也作为热载体向反应区输送还原反应所需的热量。
天然气体燃料，如天然气、石油气以及炼焦产生的焦炉煤气虽然具有一定的还原能力，燃烧时也可产生大量的热量，但它们都含有大量的碳氢化合物，当还原到金属铁大量出现后，碳氢化合物将大量分解，形成烟炭沉积，干扰还原反应的进一步发展。
因此，不能直接使用高碳氢化合物的天然气、石油气和焦炉煤气，必须将它们进行重整转化或部分氧化转化，使碳氢化合物最大限度地转化为CO和H2。
具体要求主要包括两方面：
1、化学成分
①CO和H2是冶金还原气中的有效成分，其含量在满足还原反应和发热量需求的前提下，CO含量不应太高，因为CO含量高会导致还原过程中易发生析碳反应，对还原反应不利。
H2在还原动力学方面具有反应速度常数高和扩散系数高的优点，可以加快还原反应的进程，另外还可以降低炉料的黏结倾向，所以要求还原气中具有一定的H2/（CO和H2）比值。
另一方面，H2与氧化铁的还原反应是吸热过程，而CO与氧化铁的还原反应是放热过程，H2％又不能太高。
一般竖炉条件下，冶金还原气的最佳H2/（CO和H2）比值为30％左右，最佳H2％为32％左右，最低（CO＋H2）％大于86％；
②氧化度[（CO2+H2O）/（CO＋H2＋CO2+H2O）]低，小于6％；
③CH4含量低，因为在还原过程中，CH4容易分解析出炭黑，从而阻碍气流的通过，并妨碍还原反应的进行；
④H2S含量要低，因为H2S会腐蚀管件，并使催化剂中毒，所以一般要求还原气中H2S％少于0.1％；
⑤CO2％含量低于6％，O2％含量低于0.8%~1.0%。
2、温度
提高还原反应温度，CO和H2分子动能增加，加快了气体的扩散，能提高反应速度。
但还原反应温度不能高于铁矿石的软化温度（900～1100℃），否则矿石表面融熔并互相黏结，阻碍还原气的向内渗透和扩散，从而影响还原反应的进行和产品质量。
所以，还原气的温度一般控制在900℃左右。
符合上述要求的还原气在自然界是没有的，因此需要对一些天然能源进行转化才能得到。
用来制备冶金还原气的燃料种类很多，有气体燃料（如天然气、石油气、焦炉煤气等）、液态燃料（如重油、轻油、煤焦油）和固体燃料（煤）。
目前，在所有直接还原工艺中，以天然气为能源的竖炉法生产的DRI占世界总DRI产量的80%以上。
然而，天然气仅分布在少数地区，受地域的制约十分突出。
我国因受限于天然气资源，至今没有一个竖炉法直接还原铁生产工厂。
由于当前和今后一段时间内，天然气价格仍会居高不下，甚至还会上涨，加之储量有限，在我国依靠天然气发展直接还原炼铁项目竞争力不大、可行性不强。
焦炉煤气含有H2（55～60%），CH4（23～27%），CO（5～8%），CO2（1.5～3.0%），N2（3～7%），O2（<0.5%），CmHn（2～4%），密度为0.45～0.50Kg/Nm3，低位发热量17900KJ／Nm3。
焦炉煤气的主要成分是H2、CH4和CO，因此，它不仅是优质的气体燃料，还是理想的化工合成原料，主要用于化工合成项目、城市煤气、发电、直接还原炼铁。
化工合成项目中主要产品是甲醇和尿素，目前国内市场已饱和；用于城市煤气和发电则是资源的极大浪费。
焦炉煤气中大量的H2和CO本身就是还原性气体，将焦炉煤气送入热裂解炉中，其中CH4经加氧催化裂解，即可得到含H274％、CO25％的还原性气体，可直接送入气基竖炉生产直接还原铁。
由此而促成的高炉一直接还原炼铁一焦炉的联合流程是高炉流程工艺技术的自身完善，是钢铁生产向短流程过渡的重要发展方向。
此外，在取消高炉的情况下，可大力发展焦炉－直接还原炼铁－电炉炼钢短流程。
墨西哥HYLSA公司详细比较分析了利用焦炉煤气发电和利用焦炉煤气生产直接还原铁的经济性。
见图2-3。
图2-3焦炉煤气用于发电和用于冶炼直接还原铁的经济性比较
因此，从经济性角度看，焦炉煤气用于生产直接还原铁明显好于发电和供热，也优于以天然气为还原气气源的解决方案。
本项目的顺利实施为国内过剩的焦炉煤气找到了经济、合理、高效的综合利用途径，因而所具有的市场竞争力优势明显。
2.4建设地点
安胜矿业有限责任公司坐落于大巫岚镇青山口村，距秦皇岛港口约105km，距承秦高速约20km，距青龙县城约45km。
区内有公路与秦皇岛市区连通，交通条件便利。
2.5主要建设内容和规模
本项目建设规模为：
1、气基竖炉直接还原铁车间，年产直接还原铁150万吨。
2、240万吨焦化车间，产焦炉煤气9.6×108m3/a，冶金焦200万t/a,焦油11万t/a，粗苯3.1万t/a等。
项目占地面积约1180亩，建筑面积320000m2。
2.6产品及工艺
2.6.1产品
⑴直接还原铁，全铁≥90％，金属化率≥90％；
⑵冶金焦，不低于国标（GB/T1996-2003）二级，灰分Ad≤13.50％，硫分St.d≤0.8％，反应后强度CSR≥50.0％，反应性CRI≤35％，抗碎强度M40≥76.0％，耐磨强度M10≤8.5％。
2.6.2工艺
2.6.2.1焦化
（1）规模及产品方案
a建设规模
本工程建设规模为年产干全焦240万吨（公称能力），焦炉为5.5米侧装捣固焦炉，炉组规模4×60孔。
分二步实施，其中一期一步建设一座焦炉，能力为60万吨/年，一期二步建设三座焦炉，能力为180万吨/年。
配套建设备煤、筛焦、鼓冷、脱硫及硫铵、洗氨、洗脱苯和相应的公用工程设施（新鲜水、循环水、消防水、生化处理、制冷站、软水站、变电所等）。
5.5米侧装捣固焦炉技术成熟可靠,投资较少，环保达标，是国内一流的捣固焦炉，符合冶金行业的规划发展要求。
b产品方案
表2-6产品方案
序号
产品名称
单位
产量
一期
二期
1
全焦（干）
t/a
600000
1800000
2
焦炉煤气（干）
104m3/a
25200
75800
3
焦油
t/a
27594
82782
4
硫磺
t/a
1453
4359
5
硫铵
t/a
6734
20203
6
粗苯
t/a
7884
23652
（2）材料、燃料的耗量
本工程煤种主要有气煤、焦煤、瘦煤、1/3焦煤、肥煤、弱粘结煤等以一定的比例配合后使用。
主要原材料耗量
表2-7主要原料材料耗量
序号
名称
单位
一期耗量
二期耗量
1
洗精煤（干）
t/a
828000
2484000
2
脱硫催化剂
t/a
5.5
16.5
3
92.5%浓硫酸
t/a
5380
16139
4
40%NaOH
t/a
2119
6357
5
焦油洗油
t/a
801
2404
（3）工艺设计
本工程生产工艺分为备煤工艺、炼熄焦、筛焦工艺、煤气净化工艺。
a备煤
备煤包括洗精煤的卸车、储存、堆取、配合、粉碎及其输送。
采用先配煤后粉碎的工艺，，炼焦用洗精煤由火车和汽车运来，并按煤种类由不同的运煤皮带输送机转运至堆取料机主皮带，（冬季启用解冻库），由堆取料机进行堆存作业。
上煤时由堆取料机取煤经带式输送机送入配煤仓，配煤仓下的电子自动配料秤将各种煤按相应比例配给到仓下皮带并经除铁器除铁后进入可逆反击锤式粉碎机被粉碎后送焦炉煤塔内供炼焦用。
b炼熄焦
新建4座60孔5.5米侧装捣固焦炉，年产焦炭240万吨。
焦炉的装煤及出焦除尘均采用除尘地面站方式。
该工程一次设计，分步实施，一步建设一座焦炉，60万吨焦化工程，配一套湿熄焦系统，二步建设三座焦炉，180万吨焦化工程，配一套湿熄焦系统。
预留干法熄焦位置。
炼焦基本工艺参数
炭化室孔数4×60孔（其中一期1×60孔）
每孔炭化室有效容积38.5m3
装炉煤堆比重（干）0.74t/m3
每孔炭化室装煤量（干）28.5t
焦炉周转时间19h
焦炉年工作日数365d
焦炉紧张操作系数1.07
装炉煤水分10％
煤气产率320m3/t干煤
成焦率75％
由备煤车间来的洗精煤由输煤栈桥运入煤塔，装煤车行至煤塔下方,由摇动给料机均匀逐层给料,用捣固机分层捣实,然后将捣好的煤饼从机侧装入炭化室。
煤饼在950～1050℃的温度下高温干馏,成熟的焦炭被推焦车经拦焦车导焦栅推出落入熄焦车内，由熄焦车送至熄焦塔用水喷洒熄焦，熄焦后的焦炭由熄焦车送至凉焦台。
干馏过程中产生的荒煤气经炭化室顶部、上升管、桥管汇入集气管。
在桥管和集气管处用循环氨水喷洒冷却，荒煤气冷却至84℃左右，送至冷鼓工段。
焦炉加热用高炉煤气和焦炉煤气分别由外部架空管引入，混合煤气和空气经预热后分别进入焦炉燃烧室的立火道汇合后燃烧，燃烧标准温度为1300～1320℃。
燃烧后的废气经蓄热室格子砖回收部分显热，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱后排入大气。
上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由液压交换机带动，液压交换传动装置定时进行换向。
推焦过程中逸散的粉尘由推焦除尘地面站集中处理。
装煤过程中逸散的荒煤气由炉顶设的导烟车抽吸装煤除尘地面站集中处理。
c筛储焦
本工程将焦炭共分为>40mm、40～25mm、25～10mm、<10mm四级。
焦炭由焦台经带式输送机运至筛焦楼分级后，焦炭至贮焦仓或贮焦场。
筛焦楼双排布置，分别对应2系。
筛焦楼一步建一排，
焦仓下设置双排卸料口，其中一排卸料口为带式输送机接口，经带式输送机上送往贮焦槽；另一排卸料口为装汽车槽口，焦炭通过电液动闸门放焦装汽车外运。
d煤气净化
根据焦炉煤气的用途及环保要求，焦炉煤气净化回收系统设有冷鼓、电捕，脱硫及硫回收，蒸氨，硫铵，洗脱苯。
净化后的焦炉一部分作为回炉煤气返回焦炉，一部分作为脱苯管式炉燃料，制冷机组燃料，剩余焦炉煤气外供。
1）鼓冷、电扑
煤气的冷却采用横管冷却器间接冷却工艺，煤气在初冷器的上、下两段，分别用循环水及制冷水即将煤气冷却到22℃，再进入煤气鼓风机进行加压，加压后煤气进入电捕焦油器，捕集焦油雾滴后的煤气送往脱硫及硫回收工段。
焦油氨水的分离采用常用的机械化氨水澄清槽进行分离。
分离的氨水至循环氨水槽，然后用循环氨水泵送至炼焦车间冷却荒煤气。
多余的氨水送至脱硫工段进行蒸氨。
分离的焦油经焦油分离器再次分离氨水和焦油渣后至焦油中间槽贮存。
焦油定期外售。
分离的焦油渣定期送往煤场掺混炼焦。
2）脱硫及硫回收
采用以焦炉煤气中自身含有的氨为碱源，HPF为催化剂的湿式氧化法脱硫工艺，该法脱硫效率高，不必外加碱源，循环液中含盐量少，不易累积，可不设提盐装置，产生的废液少且可回兑炼焦煤中，因此不仅具有投资省，操作费用低，运行稳定的特点，而且具有良好的环保效果。
剩余氨水蒸氨采用直接蒸汽将氨蒸出，并考虑在终冷塔配入NaOH分解氨水中的固定氨。
3）硫铵
煤气的脱氨采用喷淋式饱和器新工艺，该工艺集酸洗与结晶为一体，流程简单，具有煤气系统阻力小，结晶颗粒大，硫铵质量好等优点。
硫铵干燥采用振动流化床干燥器，具有干燥效果好，操作弹性大不易结块等特点。
除尘采用旋风除尘器及雾膜水浴除尘器两级除尘，环保效果好。
4）洗脱苯
煤气的终冷分上下两段，分别用循环水和制冷水冷却煤气到27℃。
洗苯采用一塔流程，用焦油洗油洗苯。
洗苯塔的填料用孔板波纹填料。
脱苯采用管式炉加热富油、一塔脱苯工艺生产粗苯
（4）辅助工程及公用工程
a动力耗量
表2-8动力耗量
序号
名称
单位
一步数量
二步数量
备注
1
新鲜水
m3/h
152
353
2
煤气净化循环水
m3/h
9000
9000
3
制冷水循环水
m3/h
1600
1600
4
蒸汽
t/h
74.19（冬季）
78.89（夏季）
74.19（冬季）
78.89（夏季）
5
压缩空气
m3/h
4980（生产用）
5230（仪表用）
4980（生产用）
5230（仪表用）
6
电
kwh/a
109.92×106
109.92×106
b动力供应
新鲜水：
本工程的水源采用地下水，打井供给，来满足工程生产、生活、消防用水。
循环水：
自建循环水系统满足本工程的需要。
制冷水：
自建制冷站，满足本工程低温水的要求。
供电：
根据规范要求，本工程需双回路供电。
厂区内自建变、配电所给各装置供电。
供汽：
由本工程自建锅炉提供。
压缩空气：
工艺及仪表用压缩空气由本工程自建的空压站供给。
c生化处理
酚氰废水处理站废水量一期为61.75m3/h（其中蒸氨废水40m3/h，其它废水21.75m3/h）；一步和二步总量为101.3m3/h（其中蒸氨废水70m3/h，其它废水31.3m3/h）。
生化处理水量及水质
进水水质（混合水）：
COD:
2000~2500mg/lBOD5:
<1000mg/l
NH3-N:
150mg/l酚:
500~650mg/l
硫化物:
<30mg/lHCN:
<10mg/l
油:
<300mg/lSS:
210mg/l
生化处理流程：
本工程生化处理流程如下:
污水—→斜管隔油池—→气浮池—→调节池—→缺氧池—→好氧池—→中间沉淀池—→接触氧化池—→最终沉淀池—→回用
流程简述如下:
生产污水首先进入斜管隔油池进行隔油处理，除去重焦油及轻焦油，后进入气浮池进行气浮处理，去除水中的乳化油及胶状油，然后同生活污水一起进入调节池，调节水质并予曝气后进入缺氧池及好氧池进行生化处理，去处氨氮及大部分COD、BOD等。
出水经沉淀池沉淀后进入接触氧化池进一步处理，去除水中的有害物质，好氧池及接触氧化池内鼓入足够的空气以满足生化处理的需要，最后出水经沉淀池沉淀并加压后作为熄焦补充水。
剩余污泥经压滤机脱水后掺入煤中炼焦。
2.6.2.2直接还原铁部分
（1）技术原理
本项目实施的焦炉煤气气基竖炉直接还原炼铁，其中还原气为焦炉煤气。
气基竖炉直接还原炼铁工艺主要由以下部件或子系统组成：
⑴竖炉、⑵工艺气增湿器、⑶炉顶气换热器、⑷炉顶气激冷/洗涤系统、⑸H2O脱除器、⑹CO2脱除器、⑺工艺气循环压缩机、⑻直接还原铁冷却子系统、⑼辅助公用设施等。
核心设备是竖炉。
还原气制备主要由以下部件或子系统组成：
⑴煤气柜、⑵氧化铁预脱硫、⑶铁钼加氢转化、⑷铁锰精脱硫、⑸加热炉、⑹转化炉（合成气中含有甲烷时才需要）等。
在竖炉的还原带，铁矿石首先通过热的还原气的热量传递预热到还原过程所需的温度水平。
预热阶段过后，还原气H2和CO与氧化铁还原反应，矿石中的氧被去除。
还原反应的机理包括还原剂气体在反应界面的吸附催化、固相层内离子和电子的扩散、新相核的形成及长大等。
气基竖炉直接还原铁车间，年产直接还原铁50万吨。
（2）建设条件
a、还原气的要求
气基竖炉直接还原对还原气的要求为：
1）还原气压力和温度
0.45~0.55Mpa，930℃。
2）还原气成分
H2+CO＝70~87%，（H2+CO）/（CO2+H2O）＞10；H2/CO＞0.5。
焦炉煤气含有H2（55～60%），CH4（23～27%），CO（5～8%），CO2（1.5～3.0%），N2（3～7%），O2（<0.5%），CmHn（2～4%），密度为0.45～0.50Kg/Nm3，热值为16746KJ／Nm3。
焦炉煤气的主要成分是H2、CH4和CO，其中CH
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