豎爐的發展歷程

    豎爐是世界上最早的球團礦焙燒設備。美國伊利公司于1947年建起第一座試驗豎爐,1950年正式建廠,以后各國有31家工廠建起豎爐102座,年產球團礦2900萬噸。到六十年代初,世界上有一半球團礦靠豎爐生產。
    美國最早期的豎爐爐形如圖所示。生球從上部爐口均勻地裝進爐內,焙燒室內產生的高溫氣體從兩側噴入,在逆向流動中進行熱交換。生球被烘干、預熱、焙燒固結,而后在下降過程中,與從底部鼓進的冷空氣相遇,得到冷卻。但實際上,熱氣流受自下而上冷卻氣流的干擾,沿豎爐橫斷面氣流分布無法控制,因而溫度和氣氛極不均勻,得到的產品質量欠佳;此外豎爐的生產率低,一座爐口面積為8米2的豎爐,年產球團礦不過30萬噸,15米2大型豎爐也只有年產50萬噸的能力;況且豎爐只能焙燒以磁鐵礦為原料的球團礦。所以自七十年代以來,隨著帶式焙燒機和鏈篦機—回轉窯的發展,豎爐已停止發展。目前國外只有少數廠家使用豎爐,其中最大的一家公司,便是豎爐的創始者——伊利(Erie)

豎爐示意圖 帶有烘干床和導風墻的豎爐
    我國于1996年開始籌建豎爐,1968年第一座豎爐在山東濟南投產。其后又在浙江等地相繼建了幾座。我國的原料條件較差,精礦粉的粒度較粗,含SiO2較高,煤氣發熱值低。豎爐開爐初期,遇到許多困難,甚至球團礦在爐內結成大塊,使生產不能繼續。
    1969年山東濟南鋼鐵廠的工程師和工人們,對豎爐進行了技術改造,針對豎爐內料面溫度太高及兩股氣流相互干擾等問題,發明了烘干床和導風墻,從而為豎爐的發展,開創了新的道路。經過技術改造的豎爐如圖5所示。
    導風墻的作用在于使冷卻風從墻內通過,避免它對燃燒室噴出熱氣流的干擾,使焙燒帶溫度均勻,同時使冷卻風穿過料柱阻力降低,增加了冷卻風量,提高了冷卻效果。
    爐口增設烘干床,使豎爐內出現了真正的干燥帶。生球布在烘干床上,床層厚度150~200厘米,烘干床的坡度大于球團礦的自然堆角。隨著爐內球團礦向下運動,生球沿烘干床的斜坡下滑,從頂端到爐口約6分鐘,在此期間,被穿過烘干床的熱氣流烘干。現場實測的結果表明,正常情況下,可使生球含水份由8~9%降至1.5%.
    被烘干了的球團礦,在爐口依自然堆角向中心滑動。大球的動能較大,趨向中心,小球和少量粉末、碎塊留在墻邊。因此有助于控制爐墻邊緣效應,使燃燒室噴出的熱氣流向中心發展,有利于溫度均勻分布。
    導風墻和烘干床技術改變了豎爐的面貌,生產率上升,能耗下降,球團礦的品質改善,這一技術在國內很快推廣。
    現場測試證明,豎爐采用導風墻及烘干床后,爐內出現界線分明的干燥、預熱、焙燒、均熱和冷卻五個帶、與帶式焙燒相比,豎爐的干燥帶太短,其余四個帶,均較帶式焙燒機長。看來干燥仍為豎爐焙燒球團礦的限制性環節。
    中國豎爐的革新,引起美國伊利公司的興趣,現在導風墻,烘干床技術已被用在伊利公司的豎爐上試用。

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