轉底爐處理含鐵塵泥系統的分析

趙昕力， 秦 勤， 于慶波， 李 鈺

（1. 東北大學 冶金學院， 沈陽 110819； 2. 中冶賽迪技術研究中心有限公司 熱工環保技術研究所， 重慶 401120）

轉底爐工藝是一種煤基快速直接還原技術，鐵礦粉經配料、制球和干燥后進入轉底爐中，在1 350 ℃左右的爐膛溫度下被還原，生產優質海綿鐵.轉底爐工藝具有原料適應性強、運行成本低、固定投資低、設備運行穩定等特點［1］，目前廣泛應用于各大鋼鐵企業的冶金塵泥處理［2-3］，但在運行過程中發現該工藝仍有產品質量較差、熱效率較低等缺陷［4］.

本文中對我國某鋼鐵廠轉底爐系統進行了全面的測試，并對該系統進行分析.在了解轉底爐系統的工藝流程、設備情況、生產結構后，根據系統內各個工序物質流和能量流的實際生產數據，建立了整個系統的物流-火流的能量分析模型，揭示和評價各工序及整個系統的能量分布和利用狀況，指出轉底爐系統節能的關鍵環節，并提出改進措施，為轉底爐系統的節能降耗、降低生產成本提供理論指導.

1 研究方法

圖1 轉底爐處理冶金含鐵塵泥系統流程圖Fig.1 Flow chart of rotary hearth furnace process

表1 為轉底爐系統各工序物質平衡表，表中物質的數量單位以每噸直接還原鐵為標準.

表1 轉底爐各工序物質平衡表Table 1 Material balance of the RHF system t

續表1

以物質平衡為基礎，通過式（1）～（5）計算轉底爐系統輸入和輸出的值大小，通過式（6）～（8）計算并加和得到轉底爐系統生產每噸直接還原鐵所產生的損失為19 443.23 MJ／t，進而可知系統流的大小和去向，如圖2 所示.將計算得到的值帶入式（9）～（10），即可得到本文所研究的工況下轉底爐系統內部損系數為61.75%，外部損系為15.25%，效率為23%.

圖2 轉底爐系統流圖（MJ/t）Fig.2 Exergy flow diagram of RHF system

圖3 轉底爐系統各工序評價指標Fig.3 Exergy?evaluation index of the RHF system

圖4 轉底爐系統各工序內部損失Fig.4 Internal exergy loss in each process of the RHF system

圖5 轉底爐系統各工序外部損失Fig.5 External exergy loss in each process of the RHF system

3 結 論

（2）轉底爐系統各工序影響因子由大到小依次為還原工序、冷卻工序、余熱回收工序、熱風預熱工序、造球干燥工序，它們對系統總效率的影響逐次降低；文中依次分析了各工序損失的原因并提出相應的節能措施.

（3）橫向對比了轉底爐系統各工序的評價指標，結果表明還原工序的能量利用率較低，損系數最大，對系統效率影響最大，是整個轉底爐系統節能的關鍵環節.