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HYL 气基直接还原工艺的开发始于 20 世纪 50年代，从1986—1998年，HYL-Ⅲ工艺流程中的重整炉逐渐发生了变化，水蒸气重整天然气的比例逐渐减少，到最后完全取消甲烷水蒸气重整设备，将天然气直接加热进入竖炉使用(见图1)。后来推出了甲烷零重整的 HYL-ZR工艺，较早采用 HYL-ZR 工艺竖炉的工厂统计见表 1。
图1 从HYL-Ⅲ到HYLZR工艺流程的发展
表1 HYL-ZR工艺竖炉工厂统计
陆续有印度2座、阿联酋1座共有3座竖炉取消了重整器，采用HYL-ZR零重整工艺生产。虽然没有报道这几座竖炉是否发生问题，但是，直接使用天然气作还原剂，经过未装催化剂的加热炉后，其中的甲烷含量入炉前 25.9%，经过竖炉还原铁矿石后成为炉顶煤气又降低到 21.4%。而使用焦炉煤气作还原剂通过未装催化剂的加热炉后，其中的入炉前甲烷含量为 23.4%，经过竖炉还原铁矿石后的炉顶煤气含甲烷20.1%。
HYL-ZR 工艺流程及化学反应如图2所示，将煤气加热温度逐步提高到950℃，入炉前再补吹氧气将工艺煤气温度提高到 1050℃。HYL-ZR 工艺中采用焦炉煤气(COG)+炉顶煤气和天然气(NG)+炉顶煤气，加热后的入炉煤气成分分别见表 1和表2。
四、HYL-ZR 工艺典型工厂
纽柯钢铁公司与 Tenova投资7.5 亿美元，于 2013年年底在路易斯安那的Convent 建成了年产250万tDRI的世界上第四座天然气HYL-ZR 竖炉，在投产初期纽柯公司宣称DRI产品质量很好。其HYL-ZR 天然气竖炉的加热器外表面加热温度达1200℃，在入炉煤气工作压力持续 0.90MPa的高压、内部950~970℃高温、无甲烷重整催化环境下强化生产。图4是纽柯与 Tenova 合作建成的年产 250万t的天然气 HYL-ZR 竖炉工厂全貌。
2023年12月23日，湛钢百万吨级氢基竖炉点火投产，采用HYL-ZR 工艺流程。区别于国际上采用天然气制备还原工艺气体的常规手段，项目采用了宝武全球首创的“氢冶金电熔炼工艺”（HyRESP），通过贯通富氢气体净化、氢基竖炉还原、二氧化碳捕集、直接还原产品冷却等绿色短流程，形成“直接还原焦炉煤气精制”“工艺气体灵活调配”“冷态直接还原铁产品处置及应用”等系列领先技术的创新应用，为后续自主集成并开发全氢冶炼技术积累经验，形成自有知识产权的低碳冶金工艺技术，对钢铁行业绿色低碳发展意义重大。
图7 湛钢年产百万吨级氢基竖炉工艺流程
图8 湛钢年产百万吨级氢基竖炉工厂全貌
