現(xiàn)代高爐煉鐵工藝

1.現(xiàn)代高爐煉鐵工藝1.1高爐煉鐵生產(chǎn)流程1.2高爐本體及主要構(gòu)成1.3高爐冶煉產(chǎn)品1.4高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1整理課件1.1高爐煉鐵工藝流程1.1.1高爐冶煉工藝流程

１、工藝原理高爐是一個(gè)密閉的連續(xù)的逆流反應(yīng)器。爐料充滿整個(gè)高爐空間，形成料柱.原燃料從爐頂裝入，高溫?zé)峥諝鈴南虏抗娜?；產(chǎn)生的高溫還原性氣體在上升過程中將下降的爐料加熱和還原；還原出來的鐵經(jīng)滲碳后熔化，形成生鐵，礦石中的脈石與熔劑結(jié)合形成爐渣，定期從鐵口排出；從高爐上部排出的氣體稱為煤氣，經(jīng)凈化后作為燃料。2整理課件２、煉鐵工藝流程組成１）送風(fēng)系統(tǒng)２）渣鐵處理系統(tǒng)３）除塵系統(tǒng)４）原料系統(tǒng)５）煤粉噴吹系統(tǒng)3整理課件

３、高爐煉鐵的本質(zhì):

傳質(zhì)過程：礦石（Fe2O3、Fe3O4、FeO）中的氧進(jìn)入到煤氣中——實(shí)現(xiàn)了鐵氧分離；傳熱過程：煤氣攜帶的熱量傳遞給爐料，使?fàn)t料熔化成渣鐵——實(shí)現(xiàn)了渣鐵分離。4整理課件1.1.2高爐生產(chǎn)特點(diǎn)（1）生產(chǎn)規(guī)模大。（2）需要操作人員綜合分析判斷能力。（3）高爐是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中的重要環(huán)節(jié)。（4）高爐開爐后長(zhǎng)期連續(xù)生產(chǎn)直到停爐。（5）高度的機(jī)械化和自動(dòng)化。5整理課件

爐缸、爐腹、爐腰、爐身、爐喉五段組成。該容積的總和反映了高爐的生產(chǎn)能力。1.2.1高爐內(nèi)型高爐是冶煉生鐵的主體設(shè)備。高爐內(nèi)部工作空間的形狀稱為高爐內(nèi)型。它由：1.2高爐本體及主要構(gòu)成6整理課件（1）高爐有效高度：無鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽垂直下緣（或爐喉鋼磚上沿）到鐵口中心線之間的距離（Hu）。對(duì)于有鐘爐頂，高爐大鐘開啟位置的下緣到鐵口中心線間的距離;（2）高爐有效容積：在有效高度范圍內(nèi)，爐型所包括的容積稱為高爐有效容積（Vu）；高爐工作容積指風(fēng)口中心線到爐喉之間的容積;

（3）高爐內(nèi)型的變化：1000~2000m3高徑比Hu/D，由2.9左右,減小到2.5左右.7整理課件1.2.2高爐爐體結(jié)構(gòu)

高爐爐體由耐火磚襯、冷卻器、爐殼及鋼結(jié)構(gòu)組成。8整理課件（1）爐殼作用：固定冷卻設(shè)備；保證高爐砌磚的牢固性；承受爐內(nèi)壓力和起到爐體密封的作用；承載爐頂部份設(shè)備負(fù)荷。9整理課件（2）耐火磚襯用來形成高爐工作空間,抵御高溫物料和渣鐵的浸蝕,同時(shí)保護(hù)冷卻設(shè)備.10整理課件高爐不同部位采用不同的內(nèi)襯，既可以延緩內(nèi)襯破損速度，又有利于降低筑爐成本，通常：1）爐喉部位采用水冷鋼磚；2）爐身部位采用致密粘土磚；3）爐身中下部和爐腰采用半石墨化SiC磚或鋁炭磚；4）爐腹采用薄壁爐襯，常噴涂不定型耐火材料，主要靠渣皮代替耐火材料工作；5）爐缸采用組合磚砌筑。下圖為陶瓷杯爐缸磚襯結(jié)構(gòu)。

11整理課件12整理課件13整理課件爐襯破損的原因：

1）高溫渣鐵液對(duì)耐火材料的危害主要是：渣鐵液的化學(xué)侵蝕與物理滲透、流動(dòng)沖刷等，Pb滲入爐底對(duì)磚襯造成破壞。

2）固體爐料在下降過程中對(duì)爐襯的沖擊和磨損；3）耐火磚襯受熱應(yīng)力的破壞。14整理課件

4）高溫氣體對(duì)耐火材料的危害

K、Na、Pb、Zn氣體的滲透、侵蝕，造成耐火材料異常膨脹；高溫煤氣流氣體對(duì)碳磚會(huì)造成氧化性破壞，含塵氣流會(huì)對(duì)爐襯造成沖刷；15整理課件對(duì)高爐磚襯（內(nèi)襯）的基本要求：1）滿足高溫的要求高爐各部位爐襯應(yīng)與各部位的熱流強(qiáng)度相適應(yīng)，以保持在強(qiáng)熱流的沖擊下內(nèi)襯的整體性和穩(wěn)定性。2）滿足侵蝕的要求應(yīng)與各部位的侵蝕破損機(jī)理，即爐料的磨損、煤氣的沖刷、堿金屬等有害物質(zhì)的侵蝕、渣鐵水的熔蝕等相適應(yīng)，以延緩內(nèi)襯破損速度，達(dá)到高爐長(zhǎng)壽的目的。

16整理課件（3）冷卻設(shè)備爐襯的溫度狀態(tài)是決定其侵蝕速度的重要因素之一,冷卻設(shè)備保護(hù)耐火磚襯的工作表面溫度低于其允許的溫度,使其不因受熱變形而被壞。強(qiáng)大的冷卻還可在高爐下部形成渣皮,代替爐襯工作;根據(jù)高爐各部位熱負(fù)荷及結(jié)構(gòu)的不同,高爐冷卻可采取多種形式和方法.17整理課件18整理課件19整理課件高爐安裝的銅冷卻壁20整理課件21整理課件高爐對(duì)冷卻設(shè)備要求：1）有足夠的冷卻強(qiáng)度，能夠保護(hù)爐殼和內(nèi)襯；2）使?fàn)t腹、爐腰、爐身下部易于形成渣皮，維持良好的工作爐型；3）將1150℃鐵水凝固等溫線阻止在渣鐵凝固層中，避免鐵水向爐底爐缸縱深侵蝕；4）不影響爐殼的致密性和強(qiáng)度。22整理課件（4）高爐本體鋼結(jié)構(gòu)23整理課件1.2.3高爐附屬系統(tǒng)1.2.3.1高爐槽下供料系統(tǒng)主要任務(wù)是保證及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地將合格原料從貯礦槽送上高爐爐頂，并裝入爐內(nèi)。對(duì)原料供料系統(tǒng)的要求：

（1）連續(xù)地、均衡地供應(yīng)所需的原料；（2）在運(yùn)輸過程中應(yīng)盡量減少破碎。（3）應(yīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，提高配料、稱量和裝入爐內(nèi)的準(zhǔn)確度。（4）應(yīng)有除塵設(shè)施。24整理課件貯焦槽焦篩皮帶機(jī)焦炭集中稱量斗上料主皮帶爐頂設(shè)備碎焦卷?xiàng)顧C(jī)碎焦篩碎焦倉稱量斗皮帶機(jī)礦石集中斗上料主皮帶機(jī)爐頂設(shè)備燒結(jié)廠皮帶機(jī)貯礦槽振動(dòng)給料機(jī)振動(dòng)篩礦石稱量斗皮帶機(jī)礦石集中稱量斗上料主皮帶機(jī)爐頂設(shè)備

粉礦皮帶機(jī)送至燒結(jié)廠爐料運(yùn)送流程25整理課件26整理課件武鋼五號(hào)高爐上料主皮帶27整理課件（1）能滿足爐喉合理布料的要求；（2）保證爐頂可靠密封，使高壓操作順利進(jìn)行；（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單和堅(jiān)固，制造、運(yùn)輸、安裝方便，能抵抗急劇的溫度變化及高溫作用；（4）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。1.2.3.2爐頂爐料裝入系統(tǒng)作用是根據(jù)要求將原燃料裝入爐內(nèi)指定位置。對(duì)爐頂裝料設(shè)備的基本要求：28整理課件鐘式爐頂裝料設(shè)備（1）單鐘式

29整理課件（2）雙鐘式30整理課件串罐式無料鐘爐頂

裝料設(shè)備31整理課件

并罐式無鐘爐頂

裝料設(shè)備由受料漏斗（包括上部閘門）、稱量料罐（包括上、下密封閥及下部閘門）、中心喉管、叉型管、氣密齒輪箱、布料旋轉(zhuǎn)溜槽以及均壓、冷卻系統(tǒng)等部分組成。整理課件無鐘爐頂布料方式無鐘爐頂?shù)男D(zhuǎn)溜槽可以實(shí)現(xiàn)多種布料方式，常用的有以下4種基本的布料方式。（1）環(huán)形布料（2）螺旋形布料（3）定點(diǎn)布料（4）扇形布料33整理課件34整理課件1.2.3.3高爐送風(fēng)系統(tǒng)

35整理課件任務(wù)是保證連續(xù)可靠地供給高爐冶煉所需數(shù)量和足夠溫度的熱風(fēng)。高爐送風(fēng)系統(tǒng)主要包括：鼓風(fēng)機(jī)、加濕和脫濕裝置、冷風(fēng)管道、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管道和高爐進(jìn)風(fēng)裝置等部分組成。36整理課件熱風(fēng)爐總覽37整理課件１、蓄熱（外燃）式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)及原理38整理課件２、燒爐過程39整理課件３、送風(fēng)過程40整理課件４、工作制度41整理課件42整理課件高風(fēng)溫的獲得：☆高爐煤氣發(fā)熱值較低：3200～3800kJ/m3

☆獲得高風(fēng)溫的設(shè)備因素受限制

空氣煤氣預(yù)熱高發(fā)熱值燃料熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)能承受高溫燃燒熱風(fēng)爐，使火焰溫度達(dá)1550～1700℃結(jié)構(gòu)材質(zhì)（鋼、耐火材料）熱風(fēng)閥對(duì)策43整理課件風(fēng)口結(jié)構(gòu)44整理課件45整理課件46整理課件47整理課件48整理課件1.2.3.4高爐除塵系統(tǒng)49整理課件高爐冶煉過程中，從爐頂排出大量煤氣，其中CO含量達(dá)20%以上，發(fā)熱值為3300~4200kj/m3,是一種劇毒低熱值的氣體，可以作為鋼鐵企業(yè)二次能源。由于高爐煤氣中含有約20～100g/m3的粉塵。如果直接使用，會(huì)使?fàn)t窯管道堵塞，引起耐火磚襯的侵蝕破壞。另外造成TRT（余壓發(fā)電裝置）的轉(zhuǎn)子嚴(yán)重磨損，使TRT壽命降低。因此，高爐煤氣必須除塵后才能作為燃料使用。除塵灰中含有鐵、鋅、碳等元素，經(jīng)過選礦處理后可作為鐵礦粉燒結(jié)原料和提鋅的原料。50整理課件1、煤氣除塵基本原理：除塵的基本原理，是借外力的作用使塵粒和氣體分離，這些外力以及產(chǎn)生的作用有：（1）慣性作用：當(dāng)氣流方向突然改變時(shí)，塵粒因慣性與氣體分離。

51整理課件（2）力作用的差異性：即靠塵粒具有比氣體分子更大的重力、離心力和靜電引力而分離出來。（3）束縛力：主要是用機(jī)械阻力，比如用過濾和過篩的辦法，擋住塵粒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。

52整理課件2、濕式除塵工藝53整理課件濕式工藝流程：重力除塵器、一文氏除塵器（或洗滌塔）、可調(diào)喉口二文氏除塵器。54整理課件重力除塵器55整理課件文氏除塵器56整理課件3、干式除塵工藝

高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)是21世紀(jì)高爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的重要技術(shù)創(chuàng)新。

與濕式除塵技術(shù)相比，干式除塵具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）提高煤氣凈化程度；（2）降低新水消耗和動(dòng)力消耗；（3）由于煤氣溫度高不含水，可提高煤氣余壓發(fā)電量（增加30%）和二次能源（煤氣溫度高100℃）利用效率。57整理課件缺點(diǎn)：（1）對(duì)溫度比較敏感，煤氣溫度過高，過低都不行；（2）設(shè)備多，運(yùn)行后維護(hù)量大，由十幾臺(tái)箱體并列組成。58整理課件包頭4#高爐煤氣布袋除塵器（2200m3）整理課件工藝流程整理課件

工藝流程簡(jiǎn)述：高爐煤氣經(jīng)重力除塵后，由荒煤氣主管分配到布袋除塵器各箱體中，并進(jìn)入荒煤氣室，顆粒較大的粉塵由于重力作用自然沉降而進(jìn)入灰斗，顆粒較小的粉塵隨煤氣上升。經(jīng)過濾袋時(shí)，粉塵被阻留在濾袋的外表面，煤氣得到凈化。凈化后的煤氣進(jìn)入凈煤氣室，由凈煤氣總管輸入煤氣管網(wǎng)。當(dāng)荒煤氣溫度大于260℃或低于100℃時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉所有箱體進(jìn)口蝶閥，同時(shí)打開荒煤氣放散閥組，進(jìn)行荒煤氣放散，并可以有效控制高爐爐頂壓力。整理課件隨著過濾過程的不斷進(jìn)行，濾袋上的粉塵越積越多，過濾阻力不斷增大。當(dāng)阻力增大（或時(shí)間）到一定值時(shí)，電磁脈沖閥啟動(dòng)，進(jìn)行脈沖噴吹清灰，噴吹氣采用氮?dú)猓謇淼幕覊m落入灰斗。當(dāng)灰斗中的灰塵累積到一定量時(shí)，啟動(dòng)卸輸灰系統(tǒng)。灰塵經(jīng)卸灰閥卸入輸灰管道，由高壓凈煤氣（或氮?dú)猓⒒覊m輸送至大灰倉，再由汽車運(yùn)出廠區(qū)。整理課件3、煤氣除塵系統(tǒng)附屬設(shè)備

高爐煤氣由爐頂封板（爐頭）引出，經(jīng)導(dǎo)出管、上升管、下降管進(jìn)入重力除塵器。63整理課件1.2.3.5渣鐵處理系統(tǒng)64整理課件渣鐵處理系統(tǒng)的任務(wù)：及時(shí)處理高爐排放出的渣、鐵，保證高爐生產(chǎn)正常進(jìn)行。（如何進(jìn)行渣鐵分離？）65整理課件渣鐵分離裝置——撇渣器66整理課件渣鐵分離裝置——撇渣器67整理課件68整理課件開鐵口機(jī)69整理課件堵鐵口泥炮70整理課件71整理課件擺動(dòng)流嘴72整理課件因巴法（INBA）爐渣?；b置液態(tài)爐渣經(jīng)渣溝進(jìn)入?；瘏^(qū)，在吹制箱內(nèi)使其水淬粒化冷卻，經(jīng)水渣槽流入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的分配器，被均勻分配到轉(zhuǎn)鼓過濾器中。在轉(zhuǎn)鼓下半周濾去部分水后，被葉片刮帶，隨筒邊旋轉(zhuǎn)邊自然脫水；轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)鼓上半周處時(shí)，渣落至伸入鼓內(nèi)的皮帶之上，經(jīng)皮帶送至成品槽。73整理課件1.2.3.6燃料噴吹系統(tǒng)

高爐燃料噴吹系統(tǒng)主要由原煤貯運(yùn)、煤粉制備、煤粉噴吹、熱煙氣和供氣等幾部分組成。

74整理課件75整理課件

1.2.4高爐內(nèi)區(qū)域劃分高爐解剖研究證明：（1）冶煉過程中爐內(nèi)料柱基本上是整體下降的，稱為層狀下降或活塞流。（2）爐料形態(tài)變化的區(qū)域，基本上取決于溫度場(chǎng)在料柱中的分布。（3）按爐料在高爐內(nèi)的物理狀態(tài)可分為五個(gè)帶,即塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、燃燒帶、渣鐵貯存帶。76整理課件主要特征：焦與礦呈層狀分布，皆為固體狀態(tài)。主要反應(yīng)：間接還原、水分分解、碳酸鹽分解。77整理課件1.3高爐冶煉產(chǎn)品

高爐冶煉主要產(chǎn)品：生鐵。

副產(chǎn)品：爐渣、煤氣。1、生鐵

由鐵(94%左右)、碳（4.5%左右）和少量雜質(zhì)（Si、Mn、S、P）組成。

利用特殊礦或采用特殊的冶煉工藝，利用高爐可以生產(chǎn)出含鈦、釩的鐵水，以及錳鐵、硅鐵等鐵合金。78整理課件

2、高爐渣

爐渣主要成分有：CaO、SiO2、Al2O3、MgO。其中爐渣堿度：CaO/SiO2=1.05-1.25。3、高爐煤氣每冶煉一噸鐵產(chǎn)生1800m3左右的煤氣，煤氣中含有CO20%~25%，是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源。4、爐塵（又稱瓦斯灰）被煤氣攜帶出爐外的粉狀爐料，稱為爐塵（約20kg/t鐵），可回收作為燒結(jié)原料。79整理課件1.4高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）有效容積利用系數(shù)η高爐每晝夜的合格生鐵產(chǎn)量與有效容積之比，即每m3有效容積的日產(chǎn)量（t）。η=P/Vt鐵/（m3d）

（2）冶煉強(qiáng)度I每晝夜高爐消耗的干焦炭量（或綜合干焦炭量）與高爐有效容積的比值，即每m3有效容積一晝夜燃燒的干焦炭.

I=Q/Vt焦/（m3d）80整理課件（3）焦比：高爐每晝夜消耗的干焦炭量Q與合格生鐵產(chǎn)量P的比值，即生產(chǎn)1t合格生鐵所消耗的焦炭數(shù)量，用kg計(jì)量。K=Q/P（kg焦/t鐵）（4）煤比：冶煉每噸生鐵消耗的煤粉量。（5）燃料比：生產(chǎn)1t合格生鐵所消耗的焦炭和煤粉的數(shù)量之和稱為燃料比。81整