轉(zhuǎn)底爐處理含鐵塵泥系統(tǒng)的分析

趙昕力， 秦 勤， 于慶波， 李 鈺

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

轉(zhuǎn)底爐工藝是一種煤基快速直接還原技術(shù)，鐵礦粉經(jīng)配料、制球和干燥后進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐中，在1 350 ℃左右的爐膛溫度下被還原，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)海綿鐵.轉(zhuǎn)底爐工藝具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行成本低、固定投資低、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)［1］，目前廣泛應(yīng)用于各大鋼鐵企業(yè)的冶金塵泥處理［2-3］，但在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該工藝仍有產(chǎn)品質(zhì)量較差、熱效率較低等缺陷［4］.

本文中對(duì)我國(guó)某鋼鐵廠轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)進(jìn)行了全面的測(cè)試，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析.在了解轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備情況、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)后，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)工序物質(zhì)流和能量流的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立了整個(gè)系統(tǒng)的物流-火流的能量分析模型，揭示和評(píng)價(jià)各工序及整個(gè)系統(tǒng)的能量分布和利用狀況，指出轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并提出改進(jìn)措施，為轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)的節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本提供理論指導(dǎo).

1 研究方法

圖1 轉(zhuǎn)底爐處理冶金含鐵塵泥系統(tǒng)流程圖Fig.1 Flow chart of rotary hearth furnace process

表1 為轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)各工序物質(zhì)平衡表，表中物質(zhì)的數(shù)量單位以每噸直接還原鐵為標(biāo)準(zhǔn).

表1 轉(zhuǎn)底爐各工序物質(zhì)平衡表Table 1 Material balance of the RHF system t

續(xù)表1

以物質(zhì)平衡為基礎(chǔ)，通過(guò)式（1）～（5）計(jì)算轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)輸入和輸出的值大小，通過(guò)式（6）～（8）計(jì)算并加和得到轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)生產(chǎn)每噸直接還原鐵所產(chǎn)生的損失為19 443.23 MJ／t，進(jìn)而可知系統(tǒng)流的大小和去向，如圖2 所示.將計(jì)算得到的值帶入式（9）～（10），即可得到本文所研究的工況下轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)內(nèi)部損系數(shù)為61.75%，外部損系為15.25%，效率為23%.

圖2 轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)流圖（MJ/t）Fig.2 Exergy flow diagram of RHF system

圖3 轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)各工序評(píng)價(jià)指標(biāo)Fig.3 Exergy?evaluation index of the RHF system

圖4 轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)各工序內(nèi)部損失Fig.4 Internal exergy loss in each process of the RHF system

圖5 轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)各工序外部損失Fig.5 External exergy loss in each process of the RHF system

3 結(jié) 論

（2）轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)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(fēng)預(yù)熱工序、造球干燥工序，它們對(duì)系統(tǒng)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(yīng)的節(jié)能措施.

（3）橫向?qū)Ρ攘宿D(zhuǎn)底爐系統(tǒng)各工序的評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果表明還原工序的能量利用率較低，損系數(shù)最大，對(duì)系統(tǒng)效率影響最大，是整個(gè)轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié).