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、攀枝花鋼鐵設計研究院

　　1.前言

　　直接還原鐵技術是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)重要工序之一，其產品是優(yōu)質純凈鋼生產不可短缺的原料，有利于鋼鐵工業(yè)結構調整，有利于節(jié)能減排，必將成為鋼鐵工業(yè)提質降耗走低碳之路不可缺少的組成部分。

　　直接還原鐵技術按還原劑形態(tài)分為氣基、煤基技術，有幾十種工藝實現(xiàn)了工業(yè)生產【1】。氣基技術占目前世界產能的75%左右，雖然技術基本成熟，但使用天然氣的技術在中國沒有成本優(yōu)勢、使用煤制氣的技術工程投資高、工序環(huán)節(jié)多、生產成本也不低。煤基技術中，回轉窯法總產能最大，主要在印度，但對原料要求苛刻，單位產能投資高，運行費用高，操作難度大，單座生產規(guī)模難擴大，生產不穩(wěn)定;隧道窯法金屬化率高，但能耗高，污染嚴重，單機產能小;轉底爐法作為處理冶金工廠含鐵塵泥是一種有效方法，用來生產煉鋼用還原鐵、處理釩鈦磁鐵礦，其金屬化率、產品質量等原因，將難以獲得效益【2】，以上技術的能耗均大于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?shù)刭Y源條件，在研究眾多煤基法技術的基礎上，我們在重慶大學、攀鋼設計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。

　　考慮到技術風險，工程核心裝置——還原爐的能力按照2萬噸/年設計。經過近三年的實驗室研究、工業(yè)驗證裝置的試驗研究，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，幾次熱負荷試車，還原爐出爐料的金屬化率均超過95%，甚至一段時間的金屬化率超過97%，在煙氣換熱裝置不佳的情況下，按鐵品位90%的DRI計算，平均能耗僅為580kgce/t。

　　經過總結分析，在對現(xiàn)有爐型進行改進、完善煙氣換熱系統(tǒng)、提高自動化裝備水平、擴大單座爐子產能規(guī)模之后，形成了具有自主知識產權的新的直接還原生產工程技術——創(chuàng)越外熱式煤基豎爐工程技術(簡稱CYMJSL工程技術)。

　　本文就該技術的能耗關系及影響因素進行了一定的分析，并通過計算案例加以說明，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構及特點

　　創(chuàng)越外熱式煤基豎爐的結構原理同KM法，結構形式類似于焦爐，也由于進出料方式等邊界條件的不同，具體結構完全不同于已有工程技術。 還原室為爐料通道(高度8~15 m，寬度200~600 mm，長度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個還原室，有n+1個加熱氣體通道。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過傳熱墻傳給爐料，圖1為該外熱式煤基豎爐的爐體結構原理示意圖。

 
圖1 爐體結構原理示意圖