張勇，邱貴寶，吳秋廷，周斌，劉成軍，查笑樂

　　哈密坤銘釩鈦科技有限公司、重慶大學(xué)、攀枝花鋼鐵設(shè)計(jì)研究院

　　1.前言

　　直接還原鐵技術(shù)是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)重要工序之一，其產(chǎn)品是優(yōu)質(zhì)純凈鋼生產(chǎn)不可短缺的原料，有利于鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，有利于節(jié)能減排，必將成為鋼鐵工業(yè)提質(zhì)降耗走低碳之路不可缺少的組成部分。

　　直接還原鐵技術(shù)按還原劑形態(tài)分為氣基、煤基技術(shù)，有幾十種工藝實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)【1】。氣基技術(shù)占目前世界產(chǎn)能的75%左右，雖然技術(shù)基本成熟，但使用天然氣的技術(shù)在中國沒有成本優(yōu)勢(shì)、使用煤制氣的技術(shù)工程投資高、工序環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)成本也不低。煤基技術(shù)中，回轉(zhuǎn)窯法總產(chǎn)能最大，主要在印度，但對(duì)原料要求苛刻，單位產(chǎn)能投資高，運(yùn)行費(fèi)用高，操作難度大，單座生產(chǎn)規(guī)模難擴(kuò)大，生產(chǎn)不穩(wěn)定;隧道窯法金屬化率高，但能耗高，污染嚴(yán)重，單機(jī)產(chǎn)能小;轉(zhuǎn)底爐法作為處理冶金工廠含鐵塵泥是一種有效方法，用來生產(chǎn)煉鋼用還原鐵、處理釩鈦磁鐵礦，其金屬化率、產(chǎn)品質(zhì)量等原因，將難以獲得效益【2】，以上技術(shù)的能耗均大于700kgce/tDRI，除隧道窯外，金屬化率均不穩(wěn)定且偏低【3】【4】。

　　為綜合利用新疆哈密地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源，根據(jù)國家政策及當(dāng)?shù)刭Y源條件，在研究眾多煤基法技術(shù)的基礎(chǔ)上，我們?cè)谥貞c大學(xué)、攀鋼設(shè)計(jì)院等科研院所的幫助下，自主開發(fā)了一種新的外熱式煤基豎爐。

　　考慮到技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，工程核心裝置——還原爐的能力按照2萬噸/年設(shè)計(jì)。經(jīng)過近三年的實(shí)驗(yàn)室研究、工業(yè)驗(yàn)證裝置的試驗(yàn)研究，我們發(fā)現(xiàn)新裝置的還原效果極好：使用哈密牛毛泉62%鐵品位釩鈦磁鐵礦精礦粉為原料，幾次熱負(fù)荷試車，還原爐出爐料的金屬化率均超過95%，甚至一段時(shí)間的金屬化率超過97%，在煙氣換熱裝置不佳的情況下，按鐵品位90%的DRI計(jì)算，平均能耗僅為580kgce/t。

　　經(jīng)過總結(jié)分析，在對(duì)現(xiàn)有爐型進(jìn)行改進(jìn)、完善煙氣換熱系統(tǒng)、提高自動(dòng)化裝備水平、擴(kuò)大單座爐子產(chǎn)能規(guī)模之后，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新的直接還原生產(chǎn)工程技術(shù)——創(chuàng)越外熱式煤基豎爐工程技術(shù)(簡(jiǎn)稱CYMJSL工程技術(shù))。

　　本文就該技術(shù)的能耗關(guān)系及影響因素進(jìn)行了一定的分析，并通過計(jì)算案例加以說明，以探究其能耗最佳水平與控制方法。

　　2.創(chuàng)越外熱式煤基豎爐的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　創(chuàng)越外熱式煤基豎爐的結(jié)構(gòu)原理同KM法，結(jié)構(gòu)形式類似于焦?fàn)t，也由于進(jìn)出料方式等邊界條件的不同，具體結(jié)構(gòu)完全不同于已有工程技術(shù)。 還原室為爐料通道(高度8~15 m，寬度200~600 mm，長(zhǎng)度4~14 m)。還原室與加熱氣體通道在還原室寬度方向間隔布置，及一座爐體可有n個(gè)還原室，有n+1個(gè)加熱氣體通道。還原室與加熱氣體通道之間采用傳熱系數(shù)較好的耐火材料砌成傳熱墻，還原所需熱量由加熱氣經(jīng)過傳熱墻傳給爐料，圖1為該外熱式煤基豎爐的爐體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

 
圖1 爐體結(jié)構(gòu)原理示意圖