冶金概論6-高爐設備與技術經(jīng)濟指標

1、一、一、 高爐本體高爐本體 包括：高爐爐基、爐殼、爐襯、冷卻設備及框架等。 (1)高爐爐型高爐爐型 高爐內(nèi)部工作空間的形狀高爐內(nèi)部工作空間的形狀為高爐爐型，五段式：五段式：爐爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸（參看教材圖2-22，P45）。2.6 高爐及附屬設備高爐及附屬設備 爐喉：爐喉：圓柱形，圓柱形，爐喉部分由于受爐料下落時的打擊，以及煤氣流的沖刷，一般不采用耐火材料砌筑，而是用耐磨金屬構(gòu)件組裝的爐喉鋼磚用耐磨金屬構(gòu)件組裝的爐喉鋼磚。爐喉鋼磚由厚度為100150 mm的鑄鋼組成，形狀有塊狀的和條狀的。爐身：爐身：圓錐臺形，上小下大，適應爐料溫度逐漸升圓錐臺形，上小下大，

2、適應爐料溫度逐漸升高后體積膨脹。高后體積膨脹。爐身部分要求爐襯耐磨、抗沖刷能力強，特別是爐身下部要考慮用抗爐渣侵蝕性強的耐火材料。爐身磚襯有薄厚兩種，現(xiàn)多采用薄壁爐身。爐腰：爐腰：圓柱形，爐腹與爐身之間的過渡段。圓柱形，爐腹與爐身之間的過渡段。在結(jié)構(gòu)上有厚墻、薄墻及其過渡形式。對爐腰部分的磚襯應與使用的冷卻器結(jié)合起來考慮，并要求能盡快形成操作爐型。爐腹：爐腹：倒圓錐臺形，上大下小，適應爐料熔化后體倒圓錐臺形，上大下小，適應爐料熔化后體積收縮積收縮。爐腹部分的磚襯在開爐后不久很快就會被侵蝕掉，這部分主要靠形成的渣皮工作。 爐缸：爐缸：圓柱形，盛裝渣鐵水，安裝風口裝置。圓柱形，盛裝渣鐵水，安裝風口

3、裝置。（2）高爐爐襯）高爐爐襯 作用：作用：減少爐子的熱損失、保護冷卻設備。 高爐常用耐火材料： 陶瓷質(zhì)材料：粘土磚、高鋁磚； 炭質(zhì)材料：炭磚、碳搗料、石墨、碳化硅磚等。 現(xiàn)代高爐采用優(yōu)質(zhì)耐火材料，例如爐底、爐缸部位用微孔碳磚，爐身下部和爐腰部位用鋁碳磚或碳化硅磚，其它部位用優(yōu)質(zhì)高鋁磚和高致密度的粘土磚等作爐襯。 爐殼用含錳的高強度低合金鋼制作，安裝有性能好的含鉻耐熱鑄鐵、球墨鑄鐵或銅質(zhì)立式冷卻器，或銅質(zhì)的臥式冷卻器。 (3) 冷卻設備冷卻設備 冷卻目的：冷卻目的：保護爐襯，維護合理的操作爐型，使爐渣凝固形成保護性渣皮代替爐襯工作，保護爐殼及金屬結(jié)構(gòu)不被燒壞或變形。 冷卻形式冷卻形式：水冷、風

4、冷、汽化冷卻和軟水密閉循環(huán)冷卻。 冷卻設備結(jié)構(gòu)：冷卻設備結(jié)構(gòu)：外部噴水冷卻裝置、冷卻壁和冷卻水箱、風冷或水冷爐底及風口和渣口。 A、噴水冷卻裝置：、噴水冷卻裝置：爐身下部和爐腹，高爐爐役后期，當冷卻壁被燒壞的情況下，進行外部噴水冷卻以維持生產(chǎn)。 特點特點：結(jié)構(gòu)簡單，對水質(zhì)要求不高。 B、冷卻壁和冷卻水箱、冷卻壁和冷卻水箱（圖（圖2-27） 冷卻壁冷卻壁安裝在磚襯和爐殼之間，是內(nèi)部鑄有無縫鋼管的鑄鐵板。分為光面冷卻壁和鑲磚冷卻壁兩種。光面冷卻壁用于爐底和爐缸部位，鑲磚冷卻壁用于爐腹、爐腰和爐身下部。 C、汽化冷卻和軟水密閉循環(huán)冷卻、汽化冷卻和軟水密閉循環(huán)冷卻 汽化冷卻原理：汽化冷卻原理：把接近沸

5、騰溫度的軟化水軟化水送進冷卻件內(nèi)，熱水在冷卻件內(nèi)吸熱升溫變成蒸汽，并吸收大量的熱，從而達到冷卻的目的。 汽化冷卻主要用于大中型高爐。 軟水密閉循環(huán)冷卻優(yōu)點：冷卻可靠、冷卻水量消耗少、動力軟水密閉循環(huán)冷卻優(yōu)點：冷卻可靠、冷卻水量消耗少、動力消耗少等消耗少等。近年來在大型高爐上廣泛使用。 D、風冷和水冷爐底、風冷和水冷爐底光面冷卻壁 鑲磚冷卻壁 （4）高爐基礎）高爐基礎 作用：作用：將高爐的全部重量均勻地傳給地層。其結(jié)構(gòu)如圖2-23（P46）。 要求：要穩(wěn)固，均勻下沉量不大于2030mm，熱穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單、造價低。 組成：組成： 基墩：基墩：用耐熱混凝土澆注，包在爐殼內(nèi)，基座之上。 基座：基座

6、：鋼筋混凝土澆注。圖2-23 高爐基礎結(jié)構(gòu)示意圖1冷卻壁；2風冷管；3耐火磚；4爐底磚；5耐熱混凝土基墩；6鋼筋混凝土基座 1-爐底耐火材料； 2-爐殼； 3-生產(chǎn)后爐內(nèi)磚襯侵蝕線； 4-爐喉鋼磚； 5-煤氣導出管； 6-爐體夸襯； 7-帶凸臺鑲磚冷卻壁； 8-鑲磚冷卻壁； 9-爐底碳磚； 10-爐底水冷管； 11-光面冷卻壁； 12-耐熱基墩； 13-基座高爐設備系統(tǒng)組成示意圖 3.BF礦槽煤粉倉中速磨煤粉倉料車裝料設備煤氣除塵設備凈煤氣渣場煉鋼廠3座熱風爐風機 在高爐爐頂設有裝料裝置，通過它將冶在高爐爐頂設有裝料裝置，通過它將冶煉用的爐料（由焦炭和礦石按一定比例組煉用的爐料（由焦炭和礦石按

7、一定比例組成）按批裝入爐內(nèi)。成）按批裝入爐內(nèi)。 在高爐下部爐缸的上沿，沿圓周均勻地在高爐下部爐缸的上沿，沿圓周均勻地布置了若干個風口（布置了若干個風口（100m3小高爐有小高爐有 810個，個，4000m3以上的大高爐則有以上的大高爐則有3642 個）。個）。 加熱到1000以上的熱風，經(jīng)銅質(zhì)水冷風口送入爐內(nèi)，供焦炭燃燒形成高溫煤氣。 在爐缸的底部設有鐵口，可周期性或連續(xù)性地排放出液態(tài)生鐵和爐渣。在風口和鐵口之間還設有渣口以排放部分爐渣，減輕鐵口負擔。二、二、 原料供應系統(tǒng)原料供應系統(tǒng) 作用作用：將原、燃料輸送到高爐爐頂。 （1）貯礦槽貯礦槽 作用：作用：貯存原料，用于解決高爐連續(xù)上料和間斷供

8、料的矛盾。 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混合結(jié)構(gòu)。 貯礦槽：貯礦槽：保證供給高爐1218h礦石量； 貯焦槽：貯焦槽：保證供給高爐68h焦炭需求量，總?cè)莘e為高爐有效容積的0.61.1倍。 (2)槽下設備槽下設備 稱量車或皮帶運輸機。 稱量車稱量車：帶有稱量裝置的專用車輛，常用于中小高爐，人工操作不利于實現(xiàn)自動化，現(xiàn)已逐步被淘汰。 皮帶運輸機皮帶運輸機：應用較多。 特點：特點：設備輕便，便于實現(xiàn)全面自動控制，從而改善勞動條件。三、三、 上料設備上料設備結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：（1）傳統(tǒng)的斜橋卷揚機斜橋卷揚機上料設備，包括斜橋、卷揚機、料車三部分。（2）近年來在大型高爐上應用的皮帶機皮帶機上料設

9、備。四、四、 爐頂裝料設備爐頂裝料設備 作用：作用：滿足高爐冶煉既能合理布料又能回收煤氣的需要。 傳統(tǒng)高爐爐頂使用最多的結(jié)構(gòu)形式是馬基式爐頂，即雙鐘式爐（圖3所示，參看教材圖2-31，P52）。 20世紀70年代后新建的大型高爐出現(xiàn)了無鐘式爐頂（參看教材圖2-32，P53）。 雙鐘式爐頂裝料設備組成：雙鐘式爐頂裝料設備組成：裝料器、布料器及大小料鐘傳動機構(gòu)組成，此外還有探料尺和均壓設備等。 裝料器：裝料器：由大料鐘、大料斗、大鐘桿及煤氣封蓋組成。 布料器：布料器：位于大料鐘的上面，它由小料鐘、小料斗、受料斗及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置組成。 探料尺探料尺：作用是準確探測料面下降深度，防止料面過高頂彎大鐘桿，

10、或料面過低造成爐頂溫度過高，燒壞爐頂設備。目前常用的探尺多為鏈式軟探尺。無鐘爐頂：無鐘爐頂：新型爐頂裝料設備 隨著高爐的大型化和爐頂壓力的提高，先后出現(xiàn)了各種新型爐頂。主要有雙鐘雙閥式、雙鐘四閥式、三鐘式、四鐘式等。而現(xiàn)代大型高爐上多采用擺動-旋轉(zhuǎn)布料溜槽式爐頂。其結(jié)構(gòu)如圖2-32（P53）。主要特點特點：取消了料鐘，用既能旋轉(zhuǎn)又能調(diào)節(jié)傾角的旋轉(zhuǎn)溜槽布料?？蛇M行任意一點布料，壽命長，休風率低，爐頂高度降低1/3，設備重量減少1/2，驅(qū)動功率減少了1/5。五、五、 渣鐵處理系統(tǒng)渣鐵處理系統(tǒng) 渣鐵處理系統(tǒng)：渣鐵處理系統(tǒng)：風口工作平臺與出鐵場、爐前設備、鐵水處理及爐渣處理設備。（P57）六、六、 送

11、風系統(tǒng)送風系統(tǒng) P53 (1)高爐用鼓風機高爐用鼓風機 高爐冶煉的關鍵設備。高爐冶煉的關鍵設備。 結(jié)構(gòu)形式：離心式風機離心式風機和軸流式風機軸流式風機，小高爐多用羅茨風機羅茨風機。目前，中型以上高爐均采用前兩者。 (2)熱風爐熱風爐 結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：蓄熱式熱風爐。 作用：作用：加熱空氣并連續(xù)、穩(wěn)定地送給高爐。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由爐基、爐殼、拱頂、大墻、燃燒爐基、爐殼、拱頂、大墻、燃燒室和蓄熱室室和蓄熱室等部分組成，如圖2-33（P54）。 種類：內(nèi)燃式，外燃式，頂燃式種類：內(nèi)燃式，外燃式，頂燃式。七、七、 高爐噴吹系統(tǒng)高爐噴吹系統(tǒng) 作用：作用：從風口噴吹燃料，代替部分昂貴的冶金焦，降低成本，改

12、善高爐操作指標。（P57） 噴吹燃料種類噴吹燃料種類：煤粉、重油、天然氣，其它還有焦油、瀝青、焦爐煤氣。目前以噴吹煤粉為主，并提倡噴吹煙煤煙煤。 噴煤工藝組成：噴煤工藝組成：制粉、輸煤、噴吹三部分。八、八、 煤氣處理系統(tǒng)煤氣處理系統(tǒng) 高爐煤氣中含有CO、H2、CH4等可燃氣體，其發(fā)熱值為(3000 4000) kJ/Nm3，占燃料平衡的25% 30%。但從高爐引出的煤氣（荒煤氣荒煤氣）不能直接使用，需經(jīng)除塵處理。 荒煤氣荒煤氣含塵量一般(10 50)g/Nm3，凈化后含塵量應小于10mg/Nm3。 常用除塵設備：常用除塵設備：重力除塵器、洗滌塔、文氏管、靜電除塵器、袋式除塵器。 設備流程圖：圖

13、2-342-36（P5556）。 2.7 高爐冶煉技術經(jīng)濟指標高爐冶煉技術經(jīng)濟指標 高爐有效容積利用系數(shù)高爐有效容積利用系數(shù)()指每指每1m3有效容積平均每晝夜生產(chǎn)合格有效容積平均每晝夜生產(chǎn)合格生鐵的折合產(chǎn)量。計算公式為：生鐵的折合產(chǎn)量。計算公式為： 高爐有效容積利用系數(shù)高爐有效容積利用系數(shù)VV)()3()(dmt規(guī)定工作晝夜高爐有效容積合格生鐵折合產(chǎn)量t/(m3d) 焦比焦比(K） 焦比是表示高爐冶煉一噸生鐵所消耗的干焦炭量。計算公式為： 焦比= kg/t 焦比是高爐能量消耗的重要指標。)()(tkg合格生作折合量干焦耗用量冶煉強度冶煉強度(I) 冶煉強度是指每1米3高爐有效容積，在一晝夜內(nèi)

14、所能燃燒的干焦量。它反映爐料下降及冶煉的速度。計算公式為：式中 焦炭冶煉強度晝夜數(shù)日歷晝夜數(shù)-全部休風晝夜數(shù)。)()3()(dmt實際工作晝夜數(shù)高爐有效容積入爐干焦量冶煉強度t/(m3d) 在休風率為零時，利用系數(shù)、冶煉強度與焦比三者有如下關系：冶煉強度表明高爐作業(yè)強化程度的高低。它取決于高爐所能接受的風量。鼓風愈多，燃燒焦炭也就愈多，在焦比不變或增加不多的情況下，利用系數(shù)也愈高。1000KIV生鐵合格率生鐵合格率生鐵合格率是指化學成分符合國家規(guī)定的生鐵量占總檢驗量的比例。這是評價生產(chǎn)質(zhì)量好壞的指標，般能達99%以上。焦炭負荷焦炭負荷焦炭負荷是一批料中礦石重量與焦炭重量之比。計算公式為： 焦炭

15、負荷和煉鐵焦比是緊密相關的，焦炭負荷高低直接影響高爐熱量的收入。生產(chǎn)中常根據(jù)生鐵含硅、錳量的變化及對焦比的影響，調(diào)整焦炭負荷。)()(tt一批料中焦炭重量一批料中礦石重量焦炭負荷 生鐵原材料消耗生鐵原材料消耗 生鐵原村料主要包括鐵礦石、碎雜鐵等。煉鐵輔助材料主要是熔劑。 生鐵原材料消耗指標的計算公式為： 某種原材料耗用量 )()(tkg合格生鐵產(chǎn)量某種原材料耗用量富氧率富氧率富氧率是指工業(yè)氧加入到鼓風中后，鼓風中氧含量增加的百分數(shù)。高爐實行富氧鼓風有利于熱量集中于高爐下部，強化高爐冶煉。 生鐵成本生鐵成本 單位生鐵成本由原料、燃料、動力消耗費及車間經(jīng)費等項組成。它是從經(jīng)濟角度衡量高爐作業(yè)好壞的

16、重要指標。具體項目有： 原燃料消耗鐵礦石、熔劑、焦炭、煤粉、重油。 動力費循環(huán)水、風、蒸汽、比縮空氣、煤氣、氧。 車間經(jīng)費輔助材料(大型工具、備品備件、耐火材料等)、工資、折舊費、管理費(運費、辦公費、旅差費等)。 副產(chǎn)品回收粗煤氣、爐渣、爐塵。 企業(yè)管理費對于單獨的煉鐵廠，車間成本即為工廠成本。如為聯(lián)合企業(yè)，還應包括企業(yè)管理的費用。 在單位生鐵成本中，一般情況下，原、燃料費約占車間成本的80%以上，動力消耗費占10%左右。爐齡爐齡高爐從開爐到停爐大修之間的時間，為一代高爐的爐齡。延長高爐爐齡是高爐工作者的重要任務。2.8 高爐操作高爐操作 一一 爐內(nèi)操作爐內(nèi)操作 高爐基本操作制度主要有：高爐

17、基本操作制度主要有：爐缸熱制度、造渣制度、爐缸熱制度、造渣制度、送風制度和裝料制度。送風制度和裝料制度。 1 爐缸熱制度爐缸熱制度 爐缸熱制度是指爐缸溫度水平的高低。爐缸熱制度是指爐缸溫度水平的高低。 表示熱制度的參數(shù)有：（表示熱制度的參數(shù)有：（1）鐵水溫度。鐵水溫度一般）鐵水溫度。鐵水溫度一般為為13501500，又稱為鐵水物理熱；（，又稱為鐵水物理熱；（2）用生鐵中）用生鐵中Si含量高低表示，又叫化學熱。通常含量高低表示，又叫化學熱。通常Si高時，鐵水溫度高；高時，鐵水溫度高；Si低，溫度則低。低，溫度則低。 但在冶煉低硅鐵時，二者并不一致。但在冶煉低硅鐵時，二者并不一致。V2 造渣制度造渣制度 造渣制度是指根據(jù)原料條件和生鐵質(zhì)量要求，確定渣的化學組成與堿度。3 送風制度送風制度 送風制度是指根據(jù)爐內(nèi)風口狀態(tài)，確定送風質(zhì)量、風口伸入風口內(nèi)的長度及風口面積。送風質(zhì)量包括風量、風壓、風溫、富氧量、噴吹量、濕度等。4 裝料制度裝料制度 裝料制度是指高爐裝料的方式與