第一座TECNORED工业炉-中国窑炉信息网

　　Tecnored工艺是一种利用冷固结自还原块料（球团或压块）的新的炼铁方法，这种块料由铁矿粉或含铁废弃物与焦粉、煤、木炭或含碳废弃物制成。造块时混入熔剂和粘结剂并在干燥炉内干燥几分钟，从而生产出具有一定强度的、满足Tecnored工艺物理和冶金性能需要的球团/压块。预还原的块料在高效的、特殊设计的竖炉中熔化，这种竖炉即Tecnored炉由于降低了炉身高度，从而可使用诸如生石油焦、煤、半焦等廉价的固体燃料。

　　Tecnored工艺利用冷、热风结合且不需要富氧，同时省去炼焦、烧结和制氧。因此，该工艺与传统炼铁流程相比，具有低的运行和投资成本。

　　相对于传统工艺，Tecnored炉可以在较低的熔化费用下熔化多种金属料，包括返回料、金属切削物、难熔废钢等，为电炉车间提供铁水，降低电力消耗，提高生产率。低金属化率的DRI至铁水的转换有利于终还原和化渣，同时也有利于以DRI为原料的电炉车间的生产率提高和成本降低。

　　这种新的炼铁工艺使相对于高炉具有更高的还原效率成为可能，炉料在Tecnored炉内的停留时间仅仅是30-40分钟。自还原块料的使用使得还原速度加快，当块料被加热时，其内部的CO在氮气气氛下反应，如图2所示。

　　通过含铁料和含碳料配比的变化来控制块料的成分，固体燃料和自还原块料单独上料，以此来提高还原率，避免炉子上部Boudouard反应的能量消耗。这个工艺利用原始热风使得燃料床中的碳燃烧产生热量和富CO的气体，这一点类似高炉，同时利用炉子上部的一系列辅助风口使得上升气体中的CO燃烧，从而提高热效率，降低燃料消耗。相对较低的炉子高度和有效的过程控制，确保了块料的高冶金性能和低的压降，反过来，它又使得有效利用相对简单的系统来获得冷热风成为可能。与传统炼铁工艺相比，短的停留时间能有效的提高生产率（表1）。

表1－不同炼铁工艺中炉料在炉内的停留时间和利用系数
炼铁工艺　　　　停留时间（小时）　　利用系数（t/m3*d）
Tecnored　　　　0.5　　　　　　　　　　18
高炉　　　　　　　8　　　　　　　　　　2.7
气基直接还原　　　7　　　　　　　　　　8

　　这个工艺以实验为基础进行了改进，并且在一个完整的实验车间内取得了很大的成功。图3给出了依照实验工厂而制定的一座工业规模炉的计划。这些实验以操作工艺为中心，使用标准化的炉子部件，提供了操作所需的最适宜条件。这些实验得到了严格的数学模拟计算和实验室规模研究的支持。随着这些实验的完成，关于原料、燃料、粘结剂性能的大量有价值数据也随之得出，包括不同类型块矿的性能特征和操作条件范围。最终的实验炉龄确定了在利用下述炉料时工艺的可行性，这些炉料或者是球团，或者是各种还原剂与含铁料的合成料，这些合成料包括典型的钢铁厂废弃物，如轧钢鳞皮、高炉污泥、钢厂粉尘、炼焦厂细粉、泥浆、原矿、原煤等。

　　Tecnored工艺实验阶段的成功完成为进行工业规模设备建设铺平了道路，包括利用原矿和钢铁厂的回收物。工业规模炉的分段真实模拟操作被证明是发展冶金工艺的新颖且有益的方法，炉子设计的基本参数需要第一手的资料，在不断改进发展过程中进行了超过100次的实验，共生产出1000多吨高质量高炉型铁水。

　　第一个工业规模工程的概述

　　利用炉子的模拟设计，工程最初的设计产能为75，000Mt/yr,,同时又预留空间，为产能扩大或后续工艺建设留有空间，第一个工业规模厂的设计产能是每小时10吨碳饱和铁水。工厂的日常运行模式采用将连续作业。

　　年净生产时间要与生产设备的正常使用相匹配：·工厂：7，512小时/年（24小时/天）·计划休炉：45天/年·意外停炉：7天/年·相当于每年有313天全天生产在第一次换炉衬之前，包括Tecnored炉在内，车间设计为在连续运行的情况下的长炉龄。这个预期的炉龄主要是基于一项经过实践证明的技术设计得出的，而这项技术源自于炉子设备的供应厂商。

　　对于炼铁来说，Tecnored的最主要的优势之一是它可以很容易地通过增加炉子的生产模块来提高其生产能力，这一重要特点使得产品适应市场需要或者客户要求。现在面临工业炉设计者的最大问题是找到一种无需对炉子或其辅助系统进行大规模重新设计或结构变换就可以同比例的增加产量的方式。

　　这项研究的中心是如何在一个很大的生产能力范围内保持所设计的炉子尺寸稳定性，而所设计的这个炉子是矩形的，而且其长度可以根据生产能力的需要而变动。第一座投产的这种炉子的日产量将达到250吨。产量的提高将仅仅依赖增加基础炉的数量来实现。图4显示了由2个基础炉组成的日产量为500吨的设计炉。

　　现在设计中的最大问题是建立一个矩形的箱体并且当炉子处于一定的压力下时，保持炉内各参数之间的关系。

　　当炉容进行同比例扩大时，这个矩形的炉子可以进行鼓风和炉料的有效分布。新的技术研究将主要关注这两方面，同时也将保持工艺简单和成本有效性设计这两方面。

　　所设计的布料机制近似满足了布料需要，在不考虑炉子长度时给出了一个简单的解决方案。这些解决方案是采用类似下面的方法，即装料时维持气压不变和气体安全，功能上与高炉的料钟类似，但节约成本和空间。当大部分设计是现有技术的合成时，布料方案成为一种能够保证布料准确、运行平稳、高产量的全新技术。

　　根据在实验工厂发展过程中所获得的一些工艺要求来指导设计炉子的形状和尺寸。炉子结构的设计是对各种炉子观念中一些要素的结合，如玻璃炉、非铁熔化炉、焦炉。利用这些设计要素以保证炉子在其运行的压力和温度范围内尺寸稳定。最关键的要求是维护各风口与中心轴之间的尺寸关系。因此，有必要利用支柱来达到墙壁挠曲的最小化。为了获得所需的强度有必要对折线处的支柱进行加固。图5是通过三个支柱展示了炉子一部分的有限元素分析。

　　利用支柱的方法不仅满足了第一个炉子在结构和尺寸上的需要，同时通过复杂模型进行了优化，所以此设计理念在以后的炉子设计中没有必要再验证。尽管如此，其所占空间将会影响炉子热风系统和冷却设备的设计。

　　因为此炉子的目标是生产高炉标准的铁水和渣，所以其耐材和冷却系统的设计主要是基于在传统高炉和小高炉上已经得到证明的理念。一旦设计理念确定，在一些具体位置的特殊设计要尽可能的利用以得到验证的技术，以使工程风险降到最小。