冶金工程概论第章高炉炼铁工艺(设备)

第三章高炉炼铁工艺3.1概述3.2高炉冶炼原理3.3高炉本体及附属系统3.4高炉操作3.3高炉炼铁工艺设备高护炼铁设备组成有：①高炉本体；②供料系统；③送风系统；④喷吹系统；⑤煤气净化系统；⑥渣铁处置系统；通常，辅助系统的建立投资是高炉本体的4~5倍。消费中，各个系统相互配合、相互制约，构成一个延续的、大规模的高温消费过程。高炉开炉之后，整个系统必需日以继夜地延续消费，除了方案检修和特殊事故暂时休风外，普通要到一代寿命终了时才停炉。3.3.1高炉本体密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。它是由耐火资料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备维护。⑴高炉内型——高炉其内部任务空间的外形，即经过高炉中心线的剖面轮廓。高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的消费才干。1一炉底耐火材料：2一炉壳；3一炉内砖衬生产后的侵蚀线；4一炉喉钢砖，5一炉顶封盖；6一炉体砖衬；7一带凸台镶砖冷却壁；8一镶砖冷却壁；9一炉底碳砖；10一炉底水冷管；11一光面冷却壁炼铁高炉的构造高炉内型尺寸表示方法h0—死铁层高度α—炉腹角h1—炉缸高度β—炉身角h2—炉腹高度h3—炉腰高度h4—炉身高度h5—炉喉高度d—炉缸直径d1—炉喉直径D—炉腰直径Hu=h1+h2+h3+h4+h5；高炉有效高度Vu=V1+V2+V3+V4+V5；高炉有效容积Vu>3000m3，超大型高炉；1500～2500m3，大型高炉；600～1000m3，中型高炉；<300m3，小型高炉。包钢高炉1#、3#、4#：2200m3；2#1780m3；5#1500m3；6#2500m3。宝钢1#：4063m3。陶瓷质资料(包括粘土质和高铝质)高炉炉衬组成碳质资料(炭砖、炭捣体、石墨砖等〕高炉内耐火资料砌筑的实体称为高炉炉衬，其作用是构成高炉任务空间。炉衬在冶炼过程中将遭到侵蚀和破坏。炉衬被侵蚀到一定程度，就需求采取措施修补。⑵高炉炉衬炉身中上部炉衬主要思索耐磨。上部以碳化硅和优质硅酸盐耐火资料为主，中部以抗碱金属才干强的碳化硅砖或高导热的炭砖为主。炉身下部和炉腰主要思索抗热震破坏和碱金属的侵蚀，高炉下部以高导热的石墨质炭砖为主。炉腹主要思索高FeO的初渣侵蚀。炉缸、炉底主要思索抗铁水机械冲刷和耐火砖的差热膨胀。炉缸、炉底砌筑构造表示图对高炉炉衬的根本要求如下：①各部位内衬与热流强度相顺应，以坚持在强热流冲击下内衬的稳定性。②炉衬的侵蚀和破坏与冶炼条件亲密相关，不同位置的耐火资料受侵蚀破坏机理不同，因此要求各部位内衬与侵蚀破损机理相顺应，以延缓内衬破损速度。⑶高炉冷却设备冷却设备的作用是降低炉衬温度；提高炉衬资料抗机械、化学和热产生的侵蚀才干，使炉衬资料处于良好的服投形状。高炉运用的冷却设备主要有冷却壁、冷却板和风口。冷却壁紧贴着炉衬布置，冷却面积大；而冷却板程度插入炉村中，对炉衬的冷却深度大，并对炉衬有一定的支托作用。①冷却壁：冷却壁分光面冷却壁和镶砖冷却壁。光面冷却壁主要用于冷却炉缸和炉底炭砖；镶砖冷却壁主要用于冷却炉腹、炉腰、炉身各部位的炉衬。②冷却板：冷却板用纯铜制造，安装时程度插人炉衬砖层中，对炉衬具有一定支托作用。③风口风口是鼓风进入炉缸的入口。由大套、二套和小套组成，普通将风口小套简称风口。风口由纯铜制造。风口区域是高炉温度最高的区域，鼓风温度本身高达1100～1300℃。为了保证风口得到良好冷却，风口环流水道内流速到达8～14m/s。⑷高炉根底与高炉金属构造

高炉根底1—冷却壁；2—风冷管；3—耐火砖；4—炉底砖；5—耐热混凝土基墩；6—钢筋混凝土基座高炉根底是将所接受的静负荷、动负荷和热负荷等均匀的传给地层，并与地层承载应力相顺应，由耐热混凝上基墩和钢筋混凝土基座两部分组成。⑸炉顶装料设备按炉顶装料构造分为双钟炉顶装料设备和无钟炉顶装料设备。①双钟式炉顶装料设备双钟式炉顶装料设备目前运用较多的是马基式炉顶。②无料钟炉顶装料设备可实现：定点布料，环形布料，扇形布料，螺旋布料。目前，大型高炉采用的无料钟炉顶有并罐和串罐方式。武钢、包钢主要采用并罐无料钟炉顶；宝钢采用串罐无料钟炉顶。

采用了旋转布料溜槽，溜槽上面有两个料仓，轮换装料与卸料，每个料仓的上下各有一个密封阀。当料仓的上阀密封开启，下密封阀封锁时，处在装料形状下，反之那么为卸料。7-上罐；8-挡料阀；9-下罐；10-下密封阀；11-旋转溜槽；12-中心喉管；13-节流阀；14-导料器；15-上密封阀；16-导料器；17-上料皮带布料过程：炉料经过上料皮带机将铁矿石或焦炭分批装进上罐，装料过程中上罐旋转以消除集中堆尖。当接到下罐装料信号时，开上密封阀，开档料闸阀，上罐内的铁矿石(或焦炭)卸入下罐。关上密封阀后对下罐充煤气均压，使下密封阀上下压力一致后翻开下密封阀。当接到向高炉布料信号后，启动溜槽旋转，同时翻开节流阀放料，铁矿石(或焦炭)经过中心喉管和旋转溜槽将铁矿石(或焦炭)布入炉内。⑹探料安装与均压安装探料安装的种类主要有：料面仪、放射性同位素探料和激光探料等。目前运用较多的是机械探料安装。均压采用高压煤气或氮气。3.2.2附属设备⑴原料供应系统用带式运输机的沟下运料系统1—板式给矿机；2—板式运输机(热矿)；3—矿石称量漏斗；4—主矿槽；5—石灰石称量漏斗；6—石灰石皮带机；7—焦炭皮带机；8—焦筛；9，11—焦炭称量漏斗；10—碎焦卷扬；12—矿石称量漏斗斜桥料车式上料机1—斜桥(其上铺轨道)；2—支柱；3—料车卷扬机室；4—料车坑；5—料车；6—卷扬机；7—钢绳；8—导向轮高炉皮带机上料流程表示图⑵送风系统高炉送风系统包括：鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路(热风围管和热风支管)以及管路上的各种阀门等。①鼓风机常用的类型有轴流式和离心式。目前大型高炉采用轴流式。②热风炉现代热风炉是一种蓄热式换热器。目前风温程度为1000℃~1200℃，高的为1250℃~0℃，最高可达1450℃~1550℃。蓄热式热风炉〔按构造方式〕内燃式热风炉外燃式热风炉顶燃式热风炉〔包括球式热风炉〕卡鲁金蓄热式热风炉的任务过程由熄灭期、换炉和送风期组成。其任务过程是：燃气熄灭(热量传送)→蓄热室格子砖(热量传送)→冷风(接受热量)→转化为热风→供应高炉蓄热式热风炉由熄灭室、蓄热室和拱顶组成。熄灭室是煤气熄灭产生热量的空间，蓄热室内填充有耐火资料做成的格子砖，用来储存煤气熄灭产生的大量热量。①熄灭期：将煤气和助然空气经过陶瓷熄灭器混合后在熄灭室内熄灭产生大量热量。高温烟气在经过蓄热室格子砖时将热量储存在格子砖中。当拱顶温度和烟道废气温度到达规定值(比如分别到达1450℃和250℃)时，熄灭期终了，转为送风期。②换护：封锁各熄灭阀和烟道闹，翻开冷风阀和热风阀，完成从熄灭期向送风期过渡。③送风期：冷风从蓄热室下部进入，并向上流动经过蓄热室格子转，格于转放出储存的热量将冷风加热，冷风变为热风从热风出口流出，经过热风总管送往高炉，当拱顶温度下降到规定值时，送风期终了。经过换炉操作转为熄灭期。送风期开场阶段的风温高于送风后期的风温，但高炉需求的风温在一段时间内希望是恒定的。因此，在实践操作中通常在送风初期往热风中兑入一部分冷风，随着送风时间的延伸，兑入的冷风数量逐渐减少，直至封锁混风阀，这样可以保证在整个送风期内热风炉送出的风温不变。3～4座热风炉交替进展熄灭和送风作业，向高炉内延续不断的保送高温鼓风。⑶喷吹系统高炉喷吹主要有固体燃料、液体燃料、气体燃料，可单独喷吹也可混合喷吹。我国高炉以喷煤为主，其工艺流程普通包括煤粉的制备、煤粉的喷吹。原煤经中速磨枯燥细磨后，经过气力保送到煤粉仓，在倒入喷吹罐，然后经过混合器将煤粉保送到高炉炉前的煤粉分配器。每个高炉两个。⑷煤气处置系统高炉煤气的回收除尘系统包括：炉顶煤气上升管、下降管、煤气遮断阀或水封、除尘器、脱水器。高压操作高炉还有高压阀组等。除尘工艺：除尘工艺主要有湿法除尘和干法除尘两种。湿法除尘工艺流程：荒煤气→重力除尘器→洗涤塔(半精除尘)→文氏管(精除尘)→脱水器→高压阀组→净煤气。干法除尘系统工艺流程：荒煤气→重力除尘器→旋风除尘→布袋除尘→压力控制→净煤气。湿法除尘系统重力除尘器1—煤气下降管；2—塔前管；3—中心导入管；4—清灰口高炉煤气干法除尘系统1重力除尘器；2脏煤气管；3一次布袋除尘器；4二次布袋除尘器；5蝶阀；6闸阀；7净热煤气管道⑸渣铁处置系统高炉渣铁处置系统主要包括：炉前任务平台、出铁场、渣及铁沟、开口机、泥炮、堵渣机、铸铁机、炉渣处置设备、铁水罐等。出铁场普通比风口平台低约1.5m。由铁口到砂口(撇渣器或渣铁分别器)的一段为主沟。风口平台及出铁场布置图(2025m3高炉)1—高炉；2—铁口；3—渣口；4—出铁场；5—炉前吊车；6—渣罐；7—铁水罐；8—水力冲渣沟；9—高炉计器室；10—炉前仓库；11一电炮操作室；12—炉前工休憩室；13—辅助资料仓；14—放散阀卷扬；15—除尘器3.4高炉操作高炉冶炼是一个伴随着上升热煤气流和下降的冷炉料相向运动贯穿于一直的复杂工艺过程。而高炉操作的主要目的是保证上升的煤气流和下降的炉料顺利进展，力求获得更好的技术经济目的。高炉日常操作主要包括：①开炉、休风、停炉操作;②高炉炉况判别与调理;③炉前操作。3.4.1开炉开炉是高炉一代炉龄的开场。(1)开炉前的预备检查：开炉前必需对高炉全部设备进展仔细检查和试运转。(2)烘炉必需根据一定的烘炉制度对高炉和热风炉逐渐加热，彻底烘干炉衬以免影响一代寿命。(3)装料应选用最好的炉料作为开炉引料，按照计算的配料表进展合理的开炉装料。(4)点火可用700~750℃的热风开炉点火。点火前均应封锁大小料钟，翻开炉顶放散阀，并切断与煤气系统的联络。煤气成分接近正常、煤气压力到达要求压力时即可接通除尘系统。第一次铁水出完后就算开炉终了。3.4.2停炉停炉分为：大修停炉和中修停炉。大修停炉主要是由于炉缸炉底侵蚀严重，无法继续消费。假设炉缸炉底良好，而其他部位损坏或炉腹以上砖衬侵蚀严重，那么需求停炉中修。停炉方法主要有充填法和空料线喷水停炉法两种。充填法：是在决议高炉停炉时停顿上矿石。当料线下降时用其他物质充填所空出的料线空间。用于填充的物质有石灰石、碎焦等。也有的用高炉炉渣填充。此法比较平安但停炉后要去除充填物，浪费人力物力。空料线喷水法：是在停炉开场停顿装料，待料面下降上部空间扩展时，从炉顶喷水。当料面到达风口平面或其上1~2m时停顿送风，继续喷水。待炉缸内红焦全部熄灭后，开场修缮。此法可大大缩短修炉时间，但要留意平安〔炉墙坍塌、煤气〕。3.4.3休风——高炉消费过程中因暂时检修或方案检修，而需求短期或者长时间停顿送风。高炉休风和复风操作中最重要的是防止煤气爆炸。无论长期休风还是短期休风都要将高炉本体与煤气管道完全切断。同时在休风期应向高炉炉顶及煤气管道内通入蒸汽，以坚持炉顶及管道内的正压，可防止空气渗入并可冲淡煤气中[O]和[H]，减少爆炸的能够性。高炉恢复送风时，也要留意煤气平安。3.4.4高炉根本操作制度高炉操作的根本义务：选择好合理的操作制度，控制煤气流分布合理，充分利用热能和化学能。高炉根本操作制度包括：炉缸热制度、送风制度、造渣制度和装料制度等。⑴炉缸热制度——是根据所炼生铁种类的需求，在争取最低焦比的前提下，选择并控制均匀稳定而热量充沛的炉温。参数有两个方面：铁水温度，普通在1450~1550℃，炉渣温度比铁水高50~100℃，又称物理温度；硅含量的多少可以作为炉温高低的标志，硅含量越高炉温越高，又称化学温度。⑵送风制度——在一定冶炼条件下，确定适宜的鼓风量、鼓风质量和进风形状。送风制度可经过风量、风温、鼓风湿度以及风口面积和长度、富氧率、喷吹燃料量等来调理。合理的送风制度应到达：煤气流分布合理，热量充足，煤气利用好，炉况顺行，炉缸任务均匀，铁水合格;有利于炉型和设备的维护要求。⑶造渣制度——是指按原燃料条件和生铁的成分要求，选择适宜的炉渣成分和碱度范围。造渣制度要根据原燃料条件(主要是含硫量)和生铁成分的要求(主要是[Mn],[Si]和[S])，选择合理的炉渣成分和碱度。选定造渣制度应力求使炉渣具有良好的冶炼性能，即流动性良好，脱硫才干强，有利于稳定炉温暖构成稳定渣皮以维护炉衬。⑷装料制度——炉料的装入方法。包括批艰苦小、料线高低、装料顺序和布料制度，对无钟炉顶还包括溜槽倾角等。批重：装入高炉的每批料的分量。矿石和焦炭的分量比称为焦炭负荷，也即单位分量的焦炭所负担的矿石量。料线：从大料钟翻开位置的下沿到料面的间隔。高料线即这段间隔短；低料线那么指这段间隔长。装料顺序：矿石和炉料的装入顺序。先矿石后焦炭的装人顺序称为正装。先焦炭后矿石的装人顺序称为倒装。以上四种根本操作制度相互联络相互制约。上部调剂：经过调理装料制度来调理煤气流的合理分布，充分利用煤气能量；下部调剂：经过调理送风制度来改动煤气流的原始分布，到达活泼炉缸、顺行的目的。消费中应执行以下部调剂为根底，上下部调剂相结合的操作方针。3.4.5炉况判别直接察看法和间接察看法。直接察看法：是指经过看风口，看渣、看铁和看料速和料尺任务形状来判别炉况。(1)看风口高炉顺行：风口亮堂、活泼，各风口亮度一样；炉热：风口耀眼夺目；炉凉：风口红暗，风口发黑并有挂渣景象；悬料：风口前焦炭停滞不动。(2)看出渣炉热：渣温高，流动性好外表光亮有火焰。炉温低：渣流动性差，发红，渣样呈玻璃状或黑色。(3)看出铁火花低、小、多——硅低；火花高、大、疏——硅高。(4)看下料料速均匀——下料顺畅，料批稳定，两料尺速度一致(相差不超越0.2m)。料尺停顿不动——悬料。料尺忽然塌陷很深——崩料。两料尺下降速度不均匀——偏料。间接察看法(1)热风压力表热风压力表能反响料柱透气性好坏。炉况正常——风压动摇范围小；悬料——风压大增；崩料、管道行程——风压大降。(2)炉顶煤气压力表炉况正常——煤气压力动摇不大。悬料——煤气压力大大降低。(3)冷风流量计炉况正常——风量动摇范围不大。悬料——风量自动减少。管道行程——风量自动添加。(4)炉顶煤气温度计炉顶煤气温度高——炉内热能利用不良。(5)炉顶煤气成分CO2分布多的地方矿石分布较多，煤气流量较