冶金工程概論第章高爐煉鐵工藝(設(shè)備)

第三章高爐煉鐵工藝3.1概述3.2高爐冶煉原理3.3高爐本體及附屬系統(tǒng)3.4高爐操作3.3高爐煉鐵工藝設(shè)備高護煉鐵設(shè)備組成有：①高爐本體；②供料系統(tǒng)；③送風(fēng)系統(tǒng)；④噴吹系統(tǒng)；⑤煤氣凈化系統(tǒng)；⑥渣鐵處置系統(tǒng)；通常，輔助系統(tǒng)的建立投資是高爐本體的4~5倍。消費中，各個系統(tǒng)相互配合、相互制約，構(gòu)成一個延續(xù)的、大規(guī)模的高溫消費過程。高爐開爐之后，整個系統(tǒng)必需日以繼夜地延續(xù)消費，除了方案檢修和特殊事故暫時休風(fēng)外，普通要到一代壽命終了時才停爐。3.3.1高爐本體密閉的高爐本體是冶煉生鐵的主體設(shè)備。它是由耐火資料砌筑成豎式圓筒形，外有鋼板爐殼加固密封，內(nèi)嵌冷卻設(shè)備維護。⑴高爐內(nèi)型——高爐其內(nèi)部任務(wù)空間的外形，即經(jīng)過高爐中心線的剖面輪廓。高爐內(nèi)型從下往上分為爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五個部分，該容積總和為它的有效容積，反映高爐所具備的消費才干。1一爐底耐火材料：2一爐殼；3一爐內(nèi)磚襯生產(chǎn)后的侵蝕線；4一爐喉鋼磚，5一爐頂封蓋；6一爐體磚襯；7一帶凸臺鑲磚冷卻壁；8一鑲磚冷卻壁；9一爐底碳磚；10一爐底水冷管；11一光面冷卻壁煉鐵高爐的構(gòu)造高爐內(nèi)型尺寸表示方法h0—死鐵層高度α—爐腹角h1—爐缸高度β—爐身角h2—爐腹高度h3—爐腰高度h4—爐身高度h5—爐喉高度d—爐缸直徑d1—爐喉直徑D—爐腰直徑Hu=h1+h2+h3+h4+h5；高爐有效高度Vu=V1+V2+V3+V4+V5；高爐有效容積Vu>3000m3，超大型高爐；1500～2500m3，大型高爐；600～1000m3，中型高爐；<300m3，小型高爐。包鋼高爐1#、3#、4#：2200m3；2#1780m3；5#1500m3；6#2500m3。寶鋼1#：4063m3。陶瓷質(zhì)資料(包括粘土質(zhì)和高鋁質(zhì))高爐爐襯組成碳質(zhì)資料(炭磚、炭搗體、石墨磚等〕高爐內(nèi)耐火資料砌筑的實體稱為高爐爐襯，其作用是構(gòu)成高爐任務(wù)空間。爐襯在冶煉過程中將遭到侵蝕和破壞。爐襯被侵蝕到一定程度，就需求采取措施修補。⑵高爐爐襯爐身中上部爐襯主要思索耐磨。上部以碳化硅和優(yōu)質(zhì)硅酸鹽耐火資料為主，中部以抗堿金屬才干強的碳化硅磚或高導(dǎo)熱的炭磚為主。爐身下部和爐腰主要思索抗熱震破壞和堿金屬的侵蝕，高爐下部以高導(dǎo)熱的石墨質(zhì)炭磚為主。爐腹主要思索高FeO的初渣侵蝕。爐缸、爐底主要思索抗鐵水機械沖刷和耐火磚的差熱膨脹。爐缸、爐底砌筑構(gòu)造表示圖對高爐爐襯的根本要求如下：①各部位內(nèi)襯與熱流強度相順應(yīng)，以堅持在強熱流沖擊下內(nèi)襯的穩(wěn)定性。②爐襯的侵蝕和破壞與冶煉條件親密相關(guān)，不同位置的耐火資料受侵蝕破壞機理不同，因此要求各部位內(nèi)襯與侵蝕破損機理相順應(yīng)，以延緩內(nèi)襯破損速度。⑶高爐冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備的作用是降低爐襯溫度；提高爐襯資料抗機械、化學(xué)和熱產(chǎn)生的侵蝕才干，使爐襯資料處于良好的服投形狀。高爐運用的冷卻設(shè)備主要有冷卻壁、冷卻板和風(fēng)口。冷卻壁緊貼著爐襯布置，冷卻面積大；而冷卻板程度插入爐村中，對爐襯的冷卻深度大，并對爐襯有一定的支托作用。①冷卻壁：冷卻壁分光面冷卻壁和鑲磚冷卻壁。光面冷卻壁主要用于冷卻爐缸和爐底炭磚；鑲磚冷卻壁主要用于冷卻爐腹、爐腰、爐身各部位的爐襯。②冷卻板：冷卻板用純銅制造，安裝時程度插人爐襯磚層中，對爐襯具有一定支托作用。③風(fēng)口風(fēng)口是鼓風(fēng)進入爐缸的入口。由大套、二套和小套組成，普通將風(fēng)口小套簡稱風(fēng)口。風(fēng)口由純銅制造。風(fēng)口區(qū)域是高爐溫度最高的區(qū)域，鼓風(fēng)溫度本身高達1100～1300℃。為了保證風(fēng)口得到良好冷卻，風(fēng)口環(huán)流水道內(nèi)流速到達8～14m/s。⑷高爐根底與高爐金屬構(gòu)造

高爐根底1—冷卻壁；2—風(fēng)冷管；3—耐火磚；4—爐底磚；5—耐熱混凝土基墩；6—鋼筋混凝土基座高爐根底是將所接受的靜負荷、動負荷和熱負荷等均勻的傳給地層，并與地層承載應(yīng)力相順應(yīng)，由耐熱混凝上基墩和鋼筋混凝土基座兩部分組成。⑸爐頂裝料設(shè)備按爐頂裝料構(gòu)造分為雙鐘爐頂裝料設(shè)備和無鐘爐頂裝料設(shè)備。①雙鐘式爐頂裝料設(shè)備雙鐘式爐頂裝料設(shè)備目前運用較多的是馬基式爐頂。②無料鐘爐頂裝料設(shè)備可實現(xiàn)：定點布料，環(huán)形布料，扇形布料，螺旋布料。目前，大型高爐采用的無料鐘爐頂有并罐和串罐方式。武鋼、包鋼主要采用并罐無料鐘爐頂；寶鋼采用串罐無料鐘爐頂。

采用了旋轉(zhuǎn)布料溜槽，溜槽上面有兩個料倉，輪換裝料與卸料，每個料倉的上下各有一個密封閥。當料倉的上閥密封開啟，下密封閥封鎖時，處在裝料形狀下，反之那么為卸料。7-上罐；8-擋料閥；9-下罐；10-下密封閥；11-旋轉(zhuǎn)溜槽；12-中心喉管；13-節(jié)流閥；14-導(dǎo)料器；15-上密封閥；16-導(dǎo)料器；17-上料皮帶布料過程：爐料經(jīng)過上料皮帶機將鐵礦石或焦炭分批裝進上罐，裝料過程中上罐旋轉(zhuǎn)以消除集中堆尖。當接到下罐裝料信號時，開上密封閥，開檔料閘閥，上罐內(nèi)的鐵礦石(或焦炭)卸入下罐。關(guān)上密封閥后對下罐充煤氣均壓，使下密封閥上下壓力一致后翻開下密封閥。當接到向高爐布料信號后，啟動溜槽旋轉(zhuǎn)，同時翻開節(jié)流閥放料，鐵礦石(或焦炭)經(jīng)過中心喉管和旋轉(zhuǎn)溜槽將鐵礦石(或焦炭)布入爐內(nèi)。⑹探料安裝與均壓安裝探料安裝的種類主要有：料面儀、放射性同位素探料和激光探料等。目前運用較多的是機械探料安裝。均壓采用高壓煤氣或氮氣。3.2.2附屬設(shè)備⑴原料供應(yīng)系統(tǒng)用帶式運輸機的溝下運料系統(tǒng)1—板式給礦機；2—板式運輸機(熱礦)；3—礦石稱量漏斗；4—主礦槽；5—石灰石稱量漏斗；6—石灰石皮帶機；7—焦炭皮帶機；8—焦篩；9，11—焦炭稱量漏斗；10—碎焦卷揚；12—礦石稱量漏斗斜橋料車式上料機1—斜橋(其上鋪軌道)；2—支柱；3—料車卷揚機室；4—料車坑；5—料車；6—卷揚機；7—鋼繩；8—導(dǎo)向輪高爐皮帶機上料流程表示圖⑵送風(fēng)系統(tǒng)高爐送風(fēng)系統(tǒng)包括：鼓風(fēng)機、冷風(fēng)管路、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管路(熱風(fēng)圍管和熱風(fēng)支管)以及管路上的各種閥門等。①鼓風(fēng)機常用的類型有軸流式和離心式。目前大型高爐采用軸流式。②熱風(fēng)爐現(xiàn)代熱風(fēng)爐是一種蓄熱式換熱器。目前風(fēng)溫程度為1000℃~1200℃，高的為1250℃~0℃，最高可達1450℃~1550℃。蓄熱式熱風(fēng)爐〔按構(gòu)造方式〕內(nèi)燃式熱風(fēng)爐外燃式熱風(fēng)爐頂燃式熱風(fēng)爐〔包括球式熱風(fēng)爐〕卡魯金蓄熱式熱風(fēng)爐的任務(wù)過程由熄滅期、換爐和送風(fēng)期組成。其任務(wù)過程是：燃氣熄滅(熱量傳送)→蓄熱室格子磚(熱量傳送)→冷風(fēng)(接受熱量)→轉(zhuǎn)化為熱風(fēng)→供應(yīng)高爐蓄熱式熱風(fēng)爐由熄滅室、蓄熱室和拱頂組成。熄滅室是煤氣熄滅產(chǎn)生熱量的空間，蓄熱室內(nèi)填充有耐火資料做成的格子磚，用來儲存煤氣熄滅產(chǎn)生的大量熱量。①熄滅期：將煤氣和助然空氣經(jīng)過陶瓷熄滅器混合后在熄滅室內(nèi)熄滅產(chǎn)生大量熱量。高溫煙氣在經(jīng)過蓄熱室格子磚時將熱量儲存在格子磚中。當拱頂溫度和煙道廢氣溫度到達規(guī)定值(比如分別到達1450℃和250℃)時，熄滅期終了，轉(zhuǎn)為送風(fēng)期。②換護：封鎖各熄滅閥和煙道鬧，翻開冷風(fēng)閥和熱風(fēng)閥，完成從熄滅期向送風(fēng)期過渡。③送風(fēng)期：冷風(fēng)從蓄熱室下部進入，并向上流動經(jīng)過蓄熱室格子轉(zhuǎn)，格于轉(zhuǎn)放出儲存的熱量將冷風(fēng)加熱，冷風(fēng)變?yōu)闊犸L(fēng)從熱風(fēng)出口流出，經(jīng)過熱風(fēng)總管送往高爐，當拱頂溫度下降到規(guī)定值時，送風(fēng)期終了。經(jīng)過換爐操作轉(zhuǎn)為熄滅期。送風(fēng)期開場階段的風(fēng)溫高于送風(fēng)后期的風(fēng)溫，但高爐需求的風(fēng)溫在一段時間內(nèi)希望是恒定的。因此，在實踐操作中通常在送風(fēng)初期往熱風(fēng)中兌入一部分冷風(fēng)，隨著送風(fēng)時間的延伸，兌入的冷風(fēng)數(shù)量逐漸減少，直至封鎖混風(fēng)閥，這樣可以保證在整個送風(fēng)期內(nèi)熱風(fēng)爐送出的風(fēng)溫不變。3～4座熱風(fēng)爐交替進展熄滅和送風(fēng)作業(yè)，向高爐內(nèi)延續(xù)不斷的保送高溫鼓風(fēng)。⑶噴吹系統(tǒng)高爐噴吹主要有固體燃料、液體燃料、氣體燃料，可單獨噴吹也可混合噴吹。我國高爐以噴煤為主，其工藝流程普通包括煤粉的制備、煤粉的噴吹。原煤經(jīng)中速磨枯燥細磨后，經(jīng)過氣力保送到煤粉倉，在倒入噴吹罐，然后經(jīng)過混合器將煤粉保送到高爐爐前的煤粉分配器。每個高爐兩個。⑷煤氣處置系統(tǒng)高爐煤氣的回收除塵系統(tǒng)包括：爐頂煤氣上升管、下降管、煤氣遮斷閥或水封、除塵器、脫水器。高壓操作高爐還有高壓閥組等。除塵工藝：除塵工藝主要有濕法除塵和干法除塵兩種。濕法除塵工藝流程：荒煤氣→重力除塵器→洗滌塔(半精除塵)→文氏管(精除塵)→脫水器→高壓閥組→凈煤氣。干法除塵系統(tǒng)工藝流程：荒煤氣→重力除塵器→旋風(fēng)除塵→布袋除塵→壓力控制→凈煤氣。濕法除塵系統(tǒng)重力除塵器1—煤氣下降管；2—塔前管；3—中心導(dǎo)入管；4—清灰口高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)1重力除塵器；2臟煤氣管；3一次布袋除塵器；4二次布袋除塵器；5蝶閥；6閘閥；7凈熱煤氣管道⑸渣鐵處置系統(tǒng)高爐渣鐵處置系統(tǒng)主要包括：爐前任務(wù)平臺、出鐵場、渣及鐵溝、開口機、泥炮、堵渣機、鑄鐵機、爐渣處置設(shè)備、鐵水罐等。出鐵場普通比風(fēng)口平臺低約1.5m。由鐵口到砂口(撇渣器或渣鐵分別器)的一段為主溝。風(fēng)口平臺及出鐵場布置圖(2025m3高爐)1—高爐；2—鐵口；3—渣口；4—出鐵場；5—爐前吊車；6—渣罐；7—鐵水罐；8—水力沖渣溝；9—高爐計器室；10—爐前倉庫；11一電炮操作室；12—爐前工休憩室；13—輔助資料倉；14—放散閥卷揚；15—除塵器3.4高爐操作高爐冶煉是一個伴隨著上升熱煤氣流和下降的冷爐料相向運動貫穿于一直的復(fù)雜工藝過程。而高爐操作的主要目的是保證上升的煤氣流和下降的爐料順利進展，力求獲得更好的技術(shù)經(jīng)濟目的。高爐日常操作主要包括：①開爐、休風(fēng)、停爐操作;②高爐爐況判別與調(diào)理;③爐前操作。3.4.1開爐開爐是高爐一代爐齡的開場。(1)開爐前的預(yù)備檢查：開爐前必需對高爐全部設(shè)備進展仔細檢查和試運轉(zhuǎn)。(2)烘爐必需根據(jù)一定的烘爐制度對高爐和熱風(fēng)爐逐漸加熱，徹底烘干爐襯以免影響一代壽命。(3)裝料應(yīng)選用最好的爐料作為開爐引料，按照計算的配料表進展合理的開爐裝料。(4)點火可用700~750℃的熱風(fēng)開爐點火。點火前均應(yīng)封鎖大小料鐘，翻開爐頂放散閥，并切斷與煤氣系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)。煤氣成分接近正常、煤氣壓力到達要求壓力時即可接通除塵系統(tǒng)。第一次鐵水出完后就算開爐終了。3.4.2停爐停爐分為：大修停爐和中修停爐。大修停爐主要是由于爐缸爐底侵蝕嚴重，無法繼續(xù)消費。假設(shè)爐缸爐底良好，而其他部位損壞或爐腹以上磚襯侵蝕嚴重，那么需求停爐中修。停爐方法主要有充填法和空料線噴水停爐法兩種。充填法：是在決議高爐停爐時停頓上礦石。當料線下降時用其他物質(zhì)充填所空出的料線空間。用于填充的物質(zhì)有石灰石、碎焦等。也有的用高爐爐渣填充。此法比較平安但停爐后要去除充填物，浪費人力物力?？樟暇€噴水法：是在停爐開場停頓裝料，待料面下降上部空間擴展時，從爐頂噴水。當料面到達風(fēng)口平面或其上1~2m時停頓送風(fēng)，繼續(xù)噴水。待爐缸內(nèi)紅焦全部熄滅后，開場修繕。此法可大大縮短修爐時間，但要留意平安〔爐墻坍塌、煤氣〕。3.4.3休風(fēng)——高爐消費過程中因暫時檢修或方案檢修，而需求短期或者長時間停頓送風(fēng)。高爐休風(fēng)和復(fù)風(fēng)操作中最重要的是防止煤氣爆炸。無論長期休風(fēng)還是短期休風(fēng)都要將高爐本體與煤氣管道完全切斷。同時在休風(fēng)期應(yīng)向高爐爐頂及煤氣管道內(nèi)通入蒸汽，以堅持爐頂及管道內(nèi)的正壓，可防止空氣滲入并可沖淡煤氣中[O]和[H]，減少爆炸的能夠性。高爐恢復(fù)送風(fēng)時，也要留意煤氣平安。3.4.4高爐根本操作制度高爐操作的根本義務(wù)：選擇好合理的操作制度，控制煤氣流分布合理，充分利用熱能和化學(xué)能。高爐根本操作制度包括：爐缸熱制度、送風(fēng)制度、造渣制度和裝料制度等。⑴爐缸熱制度——是根據(jù)所煉生鐵種類的需求，在爭取最低焦比的前提下，選擇并控制均勻穩(wěn)定而熱量充沛的爐溫。參數(shù)有兩個方面：鐵水溫度，普通在1450~1550℃，爐渣溫度比鐵水高50~100℃，又稱物理溫度；硅含量的多少可以作為爐溫高低的標志，硅含量越高爐溫越高，又稱化學(xué)溫度。⑵送風(fēng)制度——在一定冶煉條件下，確定適宜的鼓風(fēng)量、鼓風(fēng)質(zhì)量和進風(fēng)形狀。送風(fēng)制度可經(jīng)過風(fēng)量、風(fēng)溫、鼓風(fēng)濕度以及風(fēng)口面積和長度、富氧率、噴吹燃料量等來調(diào)理。合理的送風(fēng)制度應(yīng)到達：煤氣流分布合理，熱量充足，煤氣利用好，爐況順行，爐缸任務(wù)均勻，鐵水合格;有利于爐型和設(shè)備的維護要求。⑶造渣制度——是指按原燃料條件和生鐵的成分要求，選擇適宜的爐渣成分和堿度范圍。造渣制度要根據(jù)原燃料條件(主要是含硫量)和生鐵成分的要求(主要是[Mn],[Si]和[S])，選擇合理的爐渣成分和堿度。選定造渣制度應(yīng)力求使爐渣具有良好的冶煉性能，即流動性良好，脫硫才干強，有利于穩(wěn)定爐溫暖構(gòu)成穩(wěn)定渣皮以維護爐襯。⑷裝料制度——爐料的裝入方法。包括批艱苦小、料線高低、裝料順序和布料制度，對無鐘爐頂還包括溜槽傾角等。批重：裝入高爐的每批料的分量。礦石和焦炭的分量比稱為焦炭負荷，也即單位分量的焦炭所負擔的礦石量。料線：從大料鐘翻開位置的下沿到料面的間隔。高料線即這段間隔短；低料線那么指這段間隔長。裝料順序：礦石和爐料的裝入順序。先礦石后焦炭的裝人順序稱為正裝。先焦炭后礦石的裝人順序稱為倒裝。以上四種根本操作制度相互聯(lián)絡(luò)相互制約。上部調(diào)劑：經(jīng)過調(diào)理裝料制度來調(diào)理煤氣流的合理分布，充分利用煤氣能量；下部調(diào)劑：經(jīng)過調(diào)理送風(fēng)制度來改動煤氣流的原始分布，到達活潑爐缸、順行的目的。消費中應(yīng)執(zhí)行以下部調(diào)劑為根底，上下部調(diào)劑相結(jié)合的操作方針。3.4.5爐況判別直接察看法和間接察看法。直接察看法：是指經(jīng)過看風(fēng)口，看渣、看鐵和看料速和料尺任務(wù)形狀來判別爐況。(1)看風(fēng)口高爐順行：風(fēng)口亮堂、活潑，各風(fēng)口亮度一樣；爐熱：風(fēng)口耀眼奪目；爐涼：風(fēng)口紅暗，風(fēng)口發(fā)黑并有掛渣景象；懸料：風(fēng)口前焦炭停滯不動。(2)看出渣爐熱：渣溫高，流動性好外表光亮有火焰。爐溫低：渣流動性差，發(fā)紅，渣樣呈玻璃狀或黑色。(3)看出鐵火花低、小、多——硅低；火花高、大、疏——硅高。(4)看下料料速均勻——下料順暢，料批穩(wěn)定，兩料尺速度一致(相差不超越0.2m)。料尺停頓不動——懸料。料尺忽然塌陷很深——崩料。兩料尺下降速度不均勻——偏料。間接察看法(1)熱風(fēng)壓力表熱風(fēng)壓力表能反響料柱透氣性好壞。爐況正常——風(fēng)壓動搖范圍?。粦伊稀L(fēng)壓大增；崩料、管道行程——風(fēng)壓大降。(2)爐頂煤氣壓力表爐況正常——煤氣壓力動搖不大。懸料——煤氣壓力大大降低。(3)冷風(fēng)流量計爐況正常——風(fēng)量動搖范圍不大。懸料——風(fēng)量自動減少。管道行程——風(fēng)量自動添加。(4)爐頂煤氣溫度計爐頂煤氣溫度高——爐內(nèi)熱能利用不良。(5)爐頂煤氣成分CO2分布多的地方礦石分布較多，煤氣流量較