竖炉的发展历程

    竖炉是世界上最早的球团矿焙烧设备。美国伊利公司于1947年建起第一座试验竖炉,1950年正式建厂,以后各国有31家工厂建起竖炉102座,年产球团矿2900万吨。到六十年代初,世界上有一半球团矿靠竖炉生产。
    美国最早期的竖炉炉形如图所示。生球从上部炉口均匀地装进炉内,焙烧室内产生的高温气体从两侧喷入,在逆向流动中进行热交换。生球被烘干、预热、焙烧固结,而后在下降过程中,与从底部鼓进的冷空气相遇,得到冷却。但实际上,热气流受自下而上冷却气流的干扰,沿竖炉横断面气流分布无法控制,因而温度和气氛极不均匀,得到的产品质量欠佳;此外竖炉的生产率低,一座炉口面积为8米2的竖炉,年产球团矿不过30万吨,15米2大型竖炉也只有年产50万吨的能力;况且竖炉只能焙烧以磁铁矿为原料的球团矿。所以自七十年代以来,随着带式焙烧机和链篦机—回转窑的发展,竖炉已停止发展。目前国外只有少数厂家使用竖炉,其中最大的一家公司,便是竖炉的创始者——伊利(Erie)

竖炉示意图 带有烘干床和导风墙的竖炉
    我国于1996年开始筹建竖炉,1968年第一座竖炉在山东济南投产。其后又在浙江等地相继建了几座。我国的原料条件较差,精矿粉的粒度较粗,含SiO2较高,煤气发热值低。竖炉开炉初期,遇到许多困难,甚至球团矿在炉内结成大块,使生产不能继续。
    1969年山东济南钢铁厂的工程师和工人们,对竖炉进行了技术改造,针对竖炉内料面温度太高及两股气流相互干扰等问题,发明了烘干床和导风墙,从而为竖炉的发展,开创了新的道路。经过技术改造的竖炉如图5所示。
    导风墙的作用在于使冷却风从墙内通过,避免它对燃烧室喷出热气流的干扰,使焙烧带温度均匀,同时使冷却风穿过料柱阻力降低,增加了冷却风量,提高了冷却效果。
    炉口增设烘干床,使竖炉内出现了真正的干燥带。生球布在烘干床上,床层厚度150~200厘米,烘干床的坡度大于球团矿的自然堆角。随着炉内球团矿向下运动,生球沿烘干床的斜坡下滑,从顶端到炉口约6分钟,在此期间,被穿过烘干床的热气流烘干。现场实测的结果表明,正常情况下,可使生球含水份由8~9%降至1.5%.
    被烘干了的球团矿,在炉口依自然堆角向中心滑动。大球的动能较大,趋向中心,小球和少量粉末、碎块留在墙边。因此有助于控制炉墙边缘效应,使燃烧室喷出的热气流向中心发展,有利于温度均匀分布。
    导风墙和烘干床技术改变了竖炉的面貌,生产率上升,能耗下降,球团矿的品质改善,这一技术在国内很快推广。
    现场测试证明,竖炉采用导风墙及烘干床后,炉内出现界线分明的干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个带、与带式焙烧相比,竖炉的干燥带太短,其余四个带,均较带式焙烧机长。看来干燥仍为竖炉焙烧球团矿的限制性环节。
    中国竖炉的革新,引起美国伊利公司的兴趣,现在导风墙,烘干床技术已被用在伊利公司的竖炉上试用。

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