直接还原炼铁试验电炉的设计(4)
同时，以铁矿粉作原料，用转底炉生产高质量还原铁，商业规模工厂长期运行目前还没有实现，技术上还不成熟，但其优点突出。由于我国绝大多数铁矿是贫矿，需磨细精选，因此以含碳球团状态通过转底炉生产直接还原铁是很有效的途径。对含碳球团直接还原技术上存在的问题应当努力探索[18]。
1.3 我国转底炉炼铁工艺的发展状况和前景
由于高炉炼铁技术所用的焦炭等资源短缺，在对环境的可持续发展造成危害的同时也制约了高炉炼铁技术的发展。我国的一些专家学者也对包含转底炉工艺在内的非高炉炼铁工艺展开了研究和工业化改进。
1.3.1 我国转底炉炼铁工艺的发展状况
从1992年到2007年，北京科技大学的一些研究者对转底炉进行了多次的工业化和半工业化试验，取得了一些发明专利，攻克了转底炉工艺的加热方式、布料系统、出料系统等方面的技术难关[19-22]。
上个世纪80年代，北京科技大学等单位先后在舞阳和鞍山建成了小型的试验装置，2000年和山西明亮钢铁公司合作建设我国第一座金属化球团转底炉[23]。之后通过不断发展创新技术改造并进行了初步的实验，获得了转底炉工业化经验与技术的积累。2007年，四川龙蟒集团利用该工艺建成了一条处理钒钛磁铁矿的工业化生产线[24]。目前，天津荣程钢铁公司、莱芜钢铁公司、攀枝花钢铁公司都已经立项建设转底炉直接还原装置。昆钢、沙钢、马钢、鞍钢、宝钢等多家企业也在规划、设计建设该装置。转底炉工艺逐渐成为直接还原铁领域的一个建设热点。
但就目前来看，转底炉工艺在我国的发展还处在起步阶段，在技术、设备和能耗等方面都存在一些没有完全解决的问题。
1.3.2 我国转底炉炼铁工艺的发展前景
转底炉炼铁直接还原技术自问世以来发展迅猛，虽然该工艺在较短的一段时期内还不能与传统的高炉炼铁工艺相抗衡，但是随着其工艺的逐步完善和发展，必将对钢铁冶金工业的发展产生非常深远的影响。
转底炉工艺是一项被实践证明了的高效直接还原工艺。它的生产流程短，金属回收率高，能源利用效率高，对环境影响。在技术上是成熟的，经济上是合理的。先进非高炉炼铁工艺比高炉生产成本低很多。可以预见不远的将来，随着非高炉炼铁厂的逐步建成，将会实现高炉与非高炉炼铁并存的局面。并且由于非高炉炼铁利于环保、生产成本低、生产效率高，所以将更有竞争力。
我国自主研发转底炉生产直接还原铁起步并不晚，但当时并没有受到足够重视，所以进展较慢。除了国内注入必要资金加速自主开发以外转底炉工艺外，在可能条件下应引进一套转底炉，通过对国外的转底炉技术和设备的研究发展我国的技术，以取长补短，加速开发进程。转底炉工艺在我国的应用发展还存在许多技术问题，需要更多深入的研究，因此，发展该工艺应当采取谨慎的态度。
2 直接还原炼铁试验电炉的设计
2.1 设计任务
为了能够快速还原，转底炉的布料层一般都只有一层到两层，在炉膛内有90%以上的容积并没有填充物料。因此，转底炉的能量利用率低、能耗高。
为提高转底炉的热效率与金属化率，设计一套模拟转底炉直接还原炼铁技术工艺条件的实验炉，力争实验炉的温度条件、压力条件、气氛条件与生产中所用工艺的技术条件具有良好的模拟性，结合生产中转底炉的工艺状况，确定合理的边界条件，在实验炉中预设相关风嘴实现良好的模拟与改进条件装置。经对比分析选择适宜的工艺方案，并进行热平衡与物料平衡的计算，绘制炉体图、工艺流程图及相应的砖行图纸，编写设计说明书。