シャフト炉プロセスは、大容量生産において優れた選択肢であり、現在、世界の直接還元鉄（DRI）生産量の70％以上を占めています。ロータリーキルンは投入材料に関して特定の利点を提供しますが、シャフト炉は向流交換の原理を利用することにより、熱効率と単一ユニット容量で決定的な優位性をもたらします。
コアの要点 向流交換の物理学を活用することで、シャフト炉は還元ガスと鉄鉱石の接触を最大化します。このメカニズムにより、エネルギー効率と生産スケールの両方でロータリーキルンを凌駕することができ、最新の大容量DRI施設の標準となっています。
効率のメカニズム
向流の利点
シャフト炉の効率の主な推進力は向流交換です。
このシステムでは、還元ガスが上向きに流れ、鉄鉱石が下向きに降下します。これにより、固体相と気体相の最適な接触が促進され、ガスが反応器から排出される前に熱と化学ポテンシャルが最大限に活用されることが保証されます。
優れた熱性能
この直接的かつ長時間の接触により、シャフト炉は高い熱効率を達成します。
熱伝達は即時かつ均一であり、ロータリーキルンに見られるより広範な加熱メカニズムと比較して、生産される鉄トンあたりの総エネルギー要件を削減します。
大量生産のためのスケールアップ
大容量単一ユニット
シャフト炉は容量のために設計されています。
これらは大規模な単一ユニット生産容量を提供し、生産者は複雑な小規模ユニットの配列を管理する必要なく、迅速に運用をスケールアップできます。これにより、ロータリーシステムと比較して、シャフト炉技術のグローバルな拡張速度が速くなっています。
スケールでの一貫性
大量生産は品質の低下を伴いません。
シャフト炉は、製品品質において優れた均一性を提供します。制御された垂直フローにより、鉄鉱石が均一に還元され、最終的な金属化率のばらつきが最小限に抑えられます。
トレードオフの理解：ロータリーキルンのニッチ
シャフト炉が市場を支配していますが、ロータリーキルンが産業界でどのように位置づけられているかを理解することが重要です。
燃料の柔軟性対効率
ロータリーキルンは、低品位炭の処理に特に効果的です。
プロジェクトが天然ガスではなく固体燃料に依存している場合、ロータリーキルンは必要な代替手段を提供します。ただし、これにはトレードオフが伴います。主に、DRIの文脈において、ガスベースのシャフトプロセスと比較してエネルギー効率が低下します。
材料の混合と均一性
ロータリーキルンは、機械的混合に優れています。
連続的な回転により、材料の流れが一定になり、物理的な転がりによる最終製品の均一性が向上します。最新の電気ロータリー設計は、正確な温度制御と改善された熱効率を提供しますが、標準的なDRI生産における大規模シャフト炉の巨大な処理能力には一般的に及びません。
目標に合わせた適切な選択
これらの技術間の決定は、利用可能な燃料源と生産目標にかかっています。
- 主な焦点が最大スケールと効率である場合：シャフト炉技術を選択して、高い単一ユニット容量と優れたガスベースの熱効率を活用してください。
- 主な焦点が原料の柔軟性である場合：シャフト炉と互換性のない低品位炭または固体燃料を使用する必要がある場合は、ロータリーキルンプロセスを選択してください。
最終的に、天然ガスが利用可能な大規模な産業用DRI生産では、シャフト炉が、高い生産量とエネルギー最適化への最も効率的な道を提供します。
概要表：
| 特徴 | シャフト炉 | ロータリーキルン |
|---|---|---|
| 市場シェア | >70% 世界のDRI生産量 | ニッチ/固体燃料ベース |
| 効率メカニズム | 向流交換 | 機械的混合/転がり |
| 主な燃料 | 天然ガス（高効率） | 石炭/固体燃料（柔軟） |
| 単一ユニット容量 | 非常に高い/スケーラブル | 中程度 |
| 製品の均一性 | 優れている（制御された流れ） | 高い（機械的均一性） |
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参考文献
- Tetiana Golub, Molchanov Lavr. ESTABLISHMENT OF THERMODYNAMICAL AND PHYSICO-CHEMICAL PREREQUISITES FOR DIRECT OBTAINING IRON BY THERMOLISIS OF OXIDES. DOI: 10.31319/2519-2884.47.2025.1
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Furnace ナレッジベース .
