尊敬的各位领导、各位专家：

    大家好！

    我叫陈泽林，受黄冈市中基窑炉有限公司陈正东总经理委托，在这么重要的会议上发言，深感荣幸！在此，感谢大会领导给予我这次机会！我发言的题目是《用隧道窑设备还原铁精粉工艺的应用》。

    熟悉直接还原铁技术的人们都知道，先有生产工艺，然后经过精确的物料平衡和热平衡计算，结合丰富的窑炉实践经验，最终才有完善的窑炉工艺。

    下面，我将中基窑炉公司针对直接还原铁隧道窑工艺作以简要介绍，有不当之处，请大家指正！

一、还原铁隧道窑工艺

1、还原铁粉的特点，首先我们要对铁精矿粉、煤粉等原材料要求要进行了解和分析，大意如下：

煤炭作为还原剂，对挥发份、热值、灰分、熔点有要求，指标较高的煤炭，无论对节能降耗还是减少设备故障率都有好处。

原料的指标如下：

煤的成分：灰份≤20%、挥发份≤15%、C≥60%、水分≤3%、粒度≤3mm、热值≥5500Kcal/kg。

石灰石: CaO≥50%，粒度≤3mm。

铁精矿粉：TFe≥71.8%,S、P含量低。以上成份能够满足还原铁粉生产工艺要求。

2、燃料的确立。

    设计中常采用的燃料有：天然气、焦炉煤气、煤层气、高炉煤气、发生炉煤气等，不同气源的热值、压力、流量等不一样，烧嘴的选择也不一样。根据厂家的要求，结合性价比，选择经济合理的燃料很关键。为了达到环保要求，手烧煤基本上淘汰了。

3、物料平衡计算（以年产1万吨还原铁粉，铁精矿粉含铁量为71.8%，还原率98%为例）

    还原后总铁：98.1%

    还原后杂质：1.15%

    氧含量：0.75%

    经过隧道窑还原，只有铁精矿粉中的氧可以被夺去，按还原度98%计算，还原后铁精矿粉失重26.81%，因此每吨铁精矿粉还原后可得731.9kg海绵铁。

    例如：年产1万吨还原铁粉生产线，铁精矿粉利用率按96%计算，则每年需要铁精矿粉14000吨，还原煤5000吨，石灰石1000吨。还原后的废还原煤部分混在还原煤中二次利用，部分做灰渣砖用。

4、窑炉热平衡计算。

    在了解生产工艺的情况下，还要经过精确的热平衡计算，结合中基窑炉公司在施工中的先进的实践经验，制订了完整的还原铁粉隧道窑工艺技术方案。

    影响隧道窑热收入和热支出的因素很多，计算也很繁琐。在计算预热段及还原段热平衡时，需考虑如下项目，热收入包括：物料带入的显热，罐带入的显热，燃料带入的化学热及显热，余热助燃空气带入的显热，燃料燃烧产生的化学热。热支出包括：海绵铁带走的显热，灰带走的显热，罐带走的显热，烟气带走的显热，窑墙、窑顶散热，物化反应耗热，窑车积蓄和散热带走的热量，其他热损失。

5、窑炉的设计计算  ( 以下为例)

    5.1窑车的计算

    使用SiC罐做料钵，尺寸为Φ400/Φ360/450mm，4个相摞为一柱。每台车摆放5×6柱。如图所示：

    5.1.1窑车宽的确定：

    窑车宽 2540mm

    5.1.2窑车长的确定：

    窑车长3140mm

    5.1.3窑车载重量18980（kg）

    5.2窑体尺寸的计算

    5.2.1工艺时间的划分

    预热时间：13小时；恒温时间：56小时；冷却时间：16小时

    总时间：85小时

     5.2.2隧道窑及区段长度计算

    隧道窑总长160m

    初步计算确定：预热段长度34.51m

    恒温段长度90.98m

    冷却段长度34.51m

    窑车车数：50.955，取整数51

    那么，最终窑长160.14m

    同样计算，预热段窑车数10.99，取11，

    预热段窑长34.54m

    恒温段窑长91.06m

    冷却段窑长34.54m

 6、窑炉的经济指标

     6.1单车产量计算

    矿粉品位71.8%，还原率98%，那么还原后的品位可达到98.1%，每吨精矿粉可生产出731.9kg海绵铁。铁精粉的松比按2100kg/m³计。

    每柱装铁精粉量为（装罐形式见上图）：124㎏

    每台窑车装精矿粉：3720（kg）

    则每台窑车可生产出海绵铁2.723吨

     6.2推车速度100分钟（台/小时）

     6.3小时产量：1.6338吨/小时

     6.4年产量

  隧道窑年生产时间按330天计算（其余为故障检修时间），则年产量为：

     12939.7吨

     6.5隧道窑的能源介质消耗指标

    隧道窑的热耗指标

    煤气压力： ＞1500Pa（净化煤气）

    煤气流量：4100Nm³/h

    最大流量：6000Nm³/h(升温时)

    电力指标：电压380V，平均功率150KW

    冷却水：净化水2吨/h

7、确定还原铁粉隧道窑长度

    了解生产厂家的精矿粉原料、煤燃料情况后，经过物料平衡分析、热平衡计算窑炉工艺。

    决定还原铁粉隧道窑长度的因素有四个：年产量、年工作日、还原时间、装窑密度。

    年产量和年工作日都是已知的，还原时间需要经过热平衡计算，才能得出。还原时间如果过长，则热收入大于热支出，产品过烧；还原时间过短，则热收入小于热支出，产品欠烧。这两种情况下还原出来的海绵铁产品都是不合格的。因此，必须精确把握热平衡这个“度”，让还原铁粉产品在合理的区间内焙烧，完成整个还原过程。

    装窑密度由单车产量和窑车长度来决定。影响单车产量的因素有：耐火罐大小、装车方式、装料方式、原料密度等。

    设计中采用的耐火罐有普通粘土罐和碳化硅罐两种，规格也不尽相同。最初设计常用的是外径240mm的粘土罐，随着产量的增大，我们陆续采用外径分别为360mm/380mm/400mm/420mm/440mm等不同规格的碳化硅罐。根据厂家的要求，结合生产工艺，选择合适的碳化硅罐来装载产品。

    装车方式有很多种，碳化硅罐摆放方式的不同决定了单车产量的大小。

    装料方式主要是确定铁粉和还原剂的比例。设计中采用里圈和外圈填充还原剂，中间圈填充铁粉。铁粉和还原剂的比例根据热平衡计算来决定。

    综合以上因素，经过理论计算，结合实践经验，就可以最终确定隧道窑长度。

    请看中基窑炉设计建造还原铁隧道窑图片：

新疆克州天然气钒钛铁还原隧道窑

辽宁大石桥粉末冶金还原铁隧道窑

新疆鄯善还原铁隧道窑        

辽宁北票粉末冶金还原铁隧道窑

8、还原铁粉隧道窑平面布置。

    隧道窑与厂房平行布置，隧道窑一侧布置回车线，另一侧布置风机，两端各有一台摆渡托车用来运转窑车。装有耐火罐的空窑车在装料区完成铁精矿粉和还原煤的配料，装好的窑车通过窑头托车转运至窑头停车位。窑门前托车上的窑车通过液压顶车机推动，将窑内所有窑车推进一个车位完成一辆窑车的进窑。随着窑车不断的推进，罐内的铁精矿粉就依次通过预热段、恒温段而被还原；通过冷却段降温至出窑温度，再经窑尾托车转运至回车线，在回车线上进一步冷却到室温，卸料区卸出海绵铁锭。如此周而复始，还原铁粉产品就会源源不断地生产出来。

9、加入专利技术，优化各区间结构，降低隧道窑能耗。

    在隧道窑节能设备的更新方面，相继采用了《空气换热器》、《烟道换热器》、《急冷风装置》、《直接还原铁全棉轻体结构隧道窑》、《节能U型水箱》等新型专利产品，仅空气换热器一项，能有效节能20%。上述设备的综合运用，使隧道窑的能耗大为降低，节约了生产成本。

    为保证隧道窑长期稳定工作，在改善隧道窑区域的操作环境温度同时，并使炉壁温度符合国家标准。在生产过程中一直贯穿节能的意图，使隧道窑的最大特点就是要处处体现节能降耗。为了达到节能的目标，采用热风助燃，既清洁又节能。采用减少炉气损漏、窑体保温、精确压力平衡、减少台车蓄热、台车蓄热回收等多方面措施，使隧道窑的能耗指标在同类炉型中达到很高的节能水平。

二、具体来讲，有以下几个方面值得推广。

①在不供热的预热段通过高压鼓风机喷射进入少量的空气，将烟气在炉膛中搅拌流动，不至于上浮集中在预热段顶部，使得热烟气与台车充分进行热交换，加快预热的速度，降低了离炉烟气温度，提高了炉子的热效率。

②在冷却段的1050-600℃温度区间，装设中基窑炉专利产品空气换热器，在快速冷却窑车的同时，使燃气和助燃风加热到400-500℃，将1/3左右窑车蓄热回收。

③分散式的车底压力平衡风系统，保证隧道窑在整个长度上车底与炉膛的压力保持平衡。

④炉头设置窑门，防止冷风吸入、烟气外逸，便于控制炉温。固定墙体与移动炉底之间曲封和沙封结构，台车间隙采用岩棉密封结构。所有这些综合性的措施，使得漏风量大幅度下降，节约了能耗。

⑤在排烟处设计烟道换热器，预热助燃空气，提高了热利用率，降低能耗，亦对还原段的温度、压力、气氛制度的控制有利。

⑥在窑尾利用水循环间接冷却和夹壁间接冷却结构对产品进行间接冷却，循环水可循环利用，热水供洗澡或取暖，间接冷却抽出的热空气可送助燃或干燥用，实现能源的综合利用。

三、、采用装卸料系统，满足大规模化工业生产。

    采用《直接还原铁隧道窑机械装料装置》（专利号201320784883.0）《直接还原铁隧道窑机械卸料装置》（专利号201320784908.7）两种。这些设备操作简便，省时省工。

    请看中基窑炉装卸料系统图片：

  第一代自动装卸料系统（代表地：新疆）           

  第二代自动装卸料系统     （代表地：本溪）

 第二代手动装卸料系统 （代表地：朝阳）

  第三代自动装卸料系统（代表地：辽宁大石桥）

四、中基窑炉还原铁粉隧道窑工艺的发展与特点

     中基窑炉在铁精矿还原铁粉等领域取得了一定的成绩，离不开国内知名粉末冶金专家、粉末冶金协会及各投资厂家的帮助。我们与冶金设计院、景德镇陶瓷学院、东北大学、郑州大学、长沙矿冶院等院校知名专家教授沟通交流，获益匪浅。本公司现已在湖南蓝山与华鼎矿业公司联合成立科研基地，利用隧道窑处理低品位泥盆系沉积土状褐铁矿技术取得初步进展。并且在东北朝阳、四川攀枝花、湖南蓝山等地设立办事处机构，紧跟市场步伐，保持密切沟通。

      近几年来，中基窑炉在国内外市场上取得了一定成绩，获得了发展与壮大。目前在伊朗赞詹省施工两条169米天然气隧道窑。请看陈总在伊朗考察图片：

      中基窑炉最新设计建造的还原铁粉隧道窑具有以下特点：

①工艺技术流程短，工艺流程较简单，易于掌握操作。

②效率高，产量大，节能环保。

③用工少，机械化程度高，劳动强度低。

④隧道窑属于非高空、非高温高压，生产过程安全。

⑤投资少，较适合大中型企业建设项目。

      各位领导、各位专家，中基窑炉作为行业的一员，愿为我国的直接还原铁事业贡献自己的菲薄之力，欢迎大家到中基窑炉公司总部和还原铁基地考察访问。

      谢谢大家！