什么是“大炉型还原炉”？一文说清

2026年是“十五五”开局之年，正是将宏观“规划图”细化为可行“施工图”的关键阶段。在这个过程中，我们会频繁遇到一系列听起来专业又前沿的“科技名词”，比如“绿色供应链”“清洁低碳氢”等。这些术语并非空洞的概念，它们背后折射的是未来几年科技突破、产业转型与生活演进的真实方向。

那么，这些词究竟意味着什么？它们将如何具体地改变我们的日常？今天，就让我们走进“大炉型还原炉”这个名词。

什么是大炉型还原炉？

还原炉（reduction furnace）是一种在冶金、化工等领域用于还原反应的工业设备，其核心功能是通过提供适宜的温度、气氛等条件，使原料（如金属氧化物）在还原介质（如氢气、一氧化碳等）作用下被还原为金属单质或低价化合物。大炉型还原炉（large-scale reduction furnace）是指炉膛尺寸更大，通常可容纳数吨至数十吨原料的大容量还原炉。

大炉型还原炉包括回转式还原炉、钟罩式还原炉、推杆式还原炉、马弗式还原炉、多管式还原炉等多种类型。其中大炉型回转式还原炉是主要应用类型。

图1 大炉型回转式还原炉示意图

大炉型还原炉的分类信息

大炉型还原炉的优势

大炉型还原炉适用于大规模工业化生产，其大型化设计可实现单炉产能提升，单位产品能耗降低。

对于大炉型还原炉而言，炉体规模越大，单位时间内的还原处理量越高，越适用于更高产能要求的连续化工业生产。以大炉型钟罩式多晶硅还原炉为例，通常以“对棒”数量来衡量其炉体规模，对棒数越多，炉体规模越大，设备处理能力越高，单位产品还原能耗越低。目前市场上的主流大炉型还原炉包括40对棒、48对棒和72对棒三种型号。

图2 还原电耗随硅棒对数变化关系

大炉型还原炉作为冶金、化工等产业领域的关键设备，与钢铁、有色金属、新能源材料等产品的生产紧密相连。其设备结构功能复杂，集成了智能控温、气氛调节等多元系统。该设备兼具高效生产与节能减排的双重特性，是推动工业规模化发展的核心装备，也是实现绿色制造的重要载体。

在“双碳”目标背景下，大炉型还原炉的发展遵循绿色低碳与技术创新原则，推动了工业领域的可持续发展。通过优化工艺和采用清洁能源，显著降低单位产品能耗和污染物排放，替代传统高耗能设备，从而减少对化石能源的依赖。目前，结合绿电使用及氢气还原工艺，电加热型大炉型还原炉已经实现了产业化示范。

大炉型还原炉的

应用领域及发展前景

大炉型还原炉因其高生产效率、较低能耗和低碳工艺，在冶金、化工、新能源等领域展现出重要作用。

在冶金工业领域，大炉型还原炉已规模化应用于直接还原铁生产、有色金属氧化物还原提纯，以及高品质海绵钛、高纯镍粉等特种金属材料的制备，有效替代传统高耗能冶炼工艺，降低金属生产过程中的碳排放。

在化工催化领域，大炉型还原炉可用于制备高性能加氢催化剂、环保脱硫脱硝催化剂，通过还原工艺提升催化剂活性和稳定性，推动化工行业绿色升级。

在新能源材料领域，大炉型还原炉可用于锂电池正极材料前驱体的还原处理、氢燃料电池催化剂的合成，通过精准控温与气氛调节，保障材料性能一致性，为新能源产业发展提供技术支撑。此外，在环保领域，大炉型还原炉可用于电子废弃物中金属的还原回收，助力资源循环再利用。

大炉型还原炉产业未来可通过开发并集成氢能冶金专用设备、智能化控温还原系统等高附加值装备，实现工业生产低碳化转型，可使单位产品CO₂排放降低70%以上，减少对煤炭等化石能源依赖。通过与可再生能源结合，利用绿电、绿氢实现零碳还原，为钢铁、有色等行业绿色转型提供技术支撑。

政策驱动将加速其技术迭代，例如国家“双碳”目标及工信部联节〔2022〕88号文件《工业领域碳达峰实施方案》明确要求推广高效节能装备，这将促进大炉型还原炉的发展，降低产业生产成本，提升产业竞争力。

大炉型还原炉的绿色应用难点

尽管大炉型还原炉的绿色化潜力显著，但其在智能化与低碳化转型方面仍面临诸多挑战。

部分企业虽然采用大炉型还原炉，但仍沿用传统操作模式，设备自动化控制率低，难以实现工艺参数的精准调控，导致能源浪费和产品质量波动。

在低碳技术应用方面，氢基还原等绿色工艺的规模化推广受限，氢气储存运输成本高、设备改造成本大，全国范围内氢基大炉型还原炉示范项目不足20个，占比不到总设备数量的3%，距离全面替代传统工艺仍有较大差距。

参考文献

[1] 王体虎,宗冰,蔡延国,等.48对棒大型还原炉设计开发与应用研究[J].青海科技,2017,24(4):12-16.

[2] Shi Q,Tang J,Chu M.A Novel Process for Direct Reduction of Titanium Concentrate Pellets in a Gas-Based Shaft Furnace[J].Journal of Sustainable Metallurgy,2023,9(4):16.

[3] Lu S,Liu Z,Wang Y,et al.Towards green steel-energy and CO2 assessment of low carbon steelmaking via hydrogen based shaft furnace direct reduction process [J].Energy,2024, 309: 133080.

[4] 张华芹,吴海龙,程佳彪.一种超大节能型多晶硅还原炉:CN201921656077.9[P].CN210915336U[2025-06-25].

[5] Zhang W.Energy and Exergy Analysis of an Improved Hydrogen-Based Direct Reduction Shaft Furnace Process with Waste Heat Recovery[J].Applied Sciences,2024,14(16):6913.

[6] 李义榜.钛还原炉大型化与产品质量关系的探讨[J].稀有金属,1990,14(2):3.

策划制作

作者丨董文钧 北京科技大学材料科学与工程学院教授

审核丨闫柏军 北京科技大学冶金与生态工程学院教授

责编丨王梦如

审校丨徐来 张林林