第四章 高炉炼铁工艺
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宝钢3号高炉（4350M3)已达230kPa
（2）高压操作对冶炼的影响
高压操作的综合效果
提高高炉产量 降低高炉焦比 改善生铁质量 减少炉尘吹出量
高压操作对高炉冶炼的具体影响
② 对还原的影响(rd↓，[Si] ↓)
对铁氧化物还原的影响
因为在热力学方面，抑制了C+CO2=2CO正反应，使rd
第四章 复习题
1. 何谓高炉有效容积利用系数？何谓冶炼强度？何谓 焦比？ 2.何谓高炉四大操作制度，何谓“上部调节”和“下 部调节”。 3. 如何实现高炉系统的高压操作？高压操作对高炉冶 炼有何影响？ 4. 提高风温对高炉冶炼有何影响？提高风温可采取什 么措施？风温的进一步提高受何限制？ 5. 高炉喷煤的效果如何？喷吹煤粉对高炉冶炼有何影 响？ 6. 富氧鼓风对高炉冶炼有何影响？富氧鼓风与喷吹煤 粉有何关系？
当I=I适时，K=Kmin;
当I稍大于I适时，ηv= ηvmax 。
冶炼强度和焦比的关系分析
冶炼强度I＜I适→ 鼓风量Q↓ →鼓风动能E
↓ →煤气分布不均匀（边缘发展） →煤气热
能、化学能利用不充分→焦比K↑。 冶炼强度I＞I适→ 鼓风量Q↑ →鼓风动能E ↑ →中心过吹或管道行程 →炉况恶化、煤气 热能、化学能利用不充分→焦比K↑。
② 扩大燃烧带
原因
③ 风口前理论燃烧温度↓
④ 直接还原度↓
⑤ 煤气阻力损失（ΔP）↑
⑥ 炉内温度场变化
⑦ 存在热滞后现象
（2）补偿手段
（3）高炉喷煤的效果
4.3.5 综合鼓风
① 鼓风湿度调整
加湿鼓风？
采取 脱湿ห้องสมุดไป่ตู้风？ 有争论
一般：
② 富氧
③ 富氧与喷煤相结合
高炉具备接受高风温的条件是关键。
（2）高风温的获得
4.3.4 喷吹燃料
主要目的
代替部分资源贫乏、价格昂贵的冶金焦炭。
喷吹燃料的种类
天然气—原苏联、美国 重油—日本、法国、德国，因石油价格↑，也转向喷 吹煤粉 煤粉—我国（资源所限）
（1）喷煤对高炉冶炼的影响
① 风口前燃料燃烧的热值↓
适宜冶炼强度和焦比的关系
高炉适宜的I适和Kmin取决于冶炼条件，随着高炉冶炼
条件的改善，I适不断升高，而Kmin不断下降，使ηv不断 增大。
4.2 高炉操作制度
高炉四大基本操作制度 装料制度 送风制度 造渣制度 热制度
（1）装料制度
高炉炉顶装料设备
钟式炉顶
无钟炉顶
炉料粒度对布料的影响
4.3 高炉强化冶炼的措施
4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5
精料 高压操作 高风温 喷吹燃料 综合鼓风
4.3.1 精料
含铁原料质量比较
焦炭质量比较
4.3.2 高压操作
（1）工艺流程
通过控制高压阀组的开闭度和送风压力 提高高炉炉顶煤气压力
日本高炉顶压平均为225kPa
装料顺序对布料的影响图示
装料顺序对布料的影响
正装—先装矿石，后装焦炭； 倒装—先装焦炭，后装矿石； 同装—矿石和焦炭一起装入炉内； 分装—矿石和焦炭分别装入炉内。
④ 矿石粒度对布料的影响
（2）送风制度
鼓风动能
适宜的鼓风动能与高炉炉缸直径的关系
（3）造渣制度
（4）热制度
下降，有利于间接还原发展。在动力学方面，炉内压力 提高，加速气体扩散及界面反应，利于间接还原发展。
对Si还原的影响
因为抑制了C+SiO2=Si+CO2正反应，使[Si]↓，高压 操作对低硅生铁冶炼有利。
③ 对高炉顺行的影响
④ 大幅度减少炉尘吹出量
炉尘吹出的粒径变小、数量变少
常压→高压，炉尘吹出量降低20~70% 顶压150~250kPa的高炉，炉尘量<10kg/t
（1）高风温对高炉冶炼的影响
① 风口前燃烧C量减少
原因：热风带入的显热代替了部分焦炭的燃烧热。
② 高炉内温度场发生变化
炉缸温度↑，炉身上部和炉顶温度↓，中温区 （900~1000℃）略有扩大
原因：风温每↑100 ℃，风口理论燃烧温度↑60~80 ℃；风口前燃烧的焦炭↓ →煤气量↓ →炉身上部温度 ↓。
⑤ 降低焦比
高压操作后降低焦比的原因：
炉况顺行，煤气利用率提高； 炉尘吹出量大幅度减少； 产量提高，单位生铁热损减小；
有利于间接还原发展；
生铁含硅可控制在下限水平。
4.3.3 高风温 综合效果→降低焦比
古老的高炉采用冷风炼铁 1828年英国首次用150℃的热风炼铁 现在最高风温可达1300~1350 ℃
炉料种类对布料的影响
影响炉顶装料状况的因素
① 料线的定义
料线高低对布料的影响图示
② 炉料批重定义
炉料批重对布料的影响
大批重
小批重
炉料批重对布料的影响
③ 装料顺序定义
定义：炉料中矿石和焦炭装入高炉内的先后次
序称为装料顺序。
一般而言，先入炉的料首先在炉墙边沿较多堆
积到一定程度后才滚向中心。
③ 直接还原度略有升高
原因： CO↓ 炉身温度↓
④ 炉内压损ΔP↑
原因： 焦比↓→料柱透气性变差 高炉下部温度↑ 煤气流速↑ SiO挥发↑→堵塞料柱孔隙。
⑤ 有效热消耗减少 原因：焦比↓→ 灰分↓→渣量↓
硫量↓→脱硫耗热↓
⑥ 改善生铁质量
（2）提高风温降低焦比的效果
t风 ↑100℃降低焦比的量
600~700℃ 15~35kg 700~800℃ 15~30kg 800~900℃ 900~1000℃ 1000~1100℃ 10~25kg 8~20kg 8~20kg
（3）高炉接受高风温的条件
我国大型高炉平均风温1000℃ 包钢高炉热风温度1220~1250 ℃
日本高炉最高风温可达1350 ℃
第三章 高炉冶炼的能量利用 （自学）
第四章 高炉炼铁工艺
主要内容
4.1 高炉炼铁生产原则
4.2 高炉操作制度
4.3 高炉强化冶炼的措施
4.1 高炉炼铁生产原则
生产原则：“高产、优质、低耗、长寿”
（1）高炉有效容积利用系数ηv
每昼夜1m3高炉有效容积的生铁产量，单 位：t／m3· d。 高炉生产率指标
三个技术经济指标：
4.1 高炉炼铁生产原则
（2）冶炼强度I 每昼夜1m3 高炉有效容积所燃烧的焦
炭量，单位： t／m3· d。
（3）焦比K
冶炼1吨生铁所消耗的焦炭量，单位：kg ／t-p.
三个技术经济指标间的关系
为了提高高炉产量（ηv↑），有4条途径：
冶炼强度I、焦比K与有效容积利用系数 ηV之间的关系
（2）高压操作对冶炼的影响
高压操作的综合效果
提高高炉产量 降低高炉焦比 改善生铁质量 减少炉尘吹出量
高压操作对高炉冶炼的具体影响
② 对还原的影响(rd↓，[Si] ↓)
对铁氧化物还原的影响
因为在热力学方面，抑制了C+CO2=2CO正反应，使rd
第四章 复习题
1. 何谓高炉有效容积利用系数？何谓冶炼强度？何谓 焦比？ 2.何谓高炉四大操作制度，何谓“上部调节”和“下 部调节”。 3. 如何实现高炉系统的高压操作？高压操作对高炉冶 炼有何影响？ 4. 提高风温对高炉冶炼有何影响？提高风温可采取什 么措施？风温的进一步提高受何限制？ 5. 高炉喷煤的效果如何？喷吹煤粉对高炉冶炼有何影 响？ 6. 富氧鼓风对高炉冶炼有何影响？富氧鼓风与喷吹煤 粉有何关系？
当I=I适时，K=Kmin;
当I稍大于I适时，ηv= ηvmax 。
冶炼强度和焦比的关系分析
冶炼强度I＜I适→ 鼓风量Q↓ →鼓风动能E
↓ →煤气分布不均匀（边缘发展） →煤气热
能、化学能利用不充分→焦比K↑。 冶炼强度I＞I适→ 鼓风量Q↑ →鼓风动能E ↑ →中心过吹或管道行程 →炉况恶化、煤气 热能、化学能利用不充分→焦比K↑。
② 扩大燃烧带
原因
③ 风口前理论燃烧温度↓
④ 直接还原度↓
⑤ 煤气阻力损失（ΔP）↑
⑥ 炉内温度场变化
⑦ 存在热滞后现象
（2）补偿手段
（3）高炉喷煤的效果
4.3.5 综合鼓风
① 鼓风湿度调整
加湿鼓风？
采取 脱湿ห้องสมุดไป่ตู้风？ 有争论
一般：
② 富氧
③ 富氧与喷煤相结合
高炉具备接受高风温的条件是关键。
（2）高风温的获得
4.3.4 喷吹燃料
主要目的
代替部分资源贫乏、价格昂贵的冶金焦炭。
喷吹燃料的种类
天然气—原苏联、美国 重油—日本、法国、德国，因石油价格↑，也转向喷 吹煤粉 煤粉—我国（资源所限）
（1）喷煤对高炉冶炼的影响
① 风口前燃料燃烧的热值↓
适宜冶炼强度和焦比的关系
高炉适宜的I适和Kmin取决于冶炼条件，随着高炉冶炼
条件的改善，I适不断升高，而Kmin不断下降，使ηv不断 增大。
4.2 高炉操作制度
高炉四大基本操作制度 装料制度 送风制度 造渣制度 热制度
（1）装料制度
高炉炉顶装料设备
钟式炉顶
无钟炉顶
炉料粒度对布料的影响
4.3 高炉强化冶炼的措施
4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5
精料 高压操作 高风温 喷吹燃料 综合鼓风
4.3.1 精料
含铁原料质量比较
焦炭质量比较
4.3.2 高压操作
（1）工艺流程
通过控制高压阀组的开闭度和送风压力 提高高炉炉顶煤气压力
日本高炉顶压平均为225kPa
装料顺序对布料的影响图示
装料顺序对布料的影响
正装—先装矿石，后装焦炭； 倒装—先装焦炭，后装矿石； 同装—矿石和焦炭一起装入炉内； 分装—矿石和焦炭分别装入炉内。
④ 矿石粒度对布料的影响
（2）送风制度
鼓风动能
适宜的鼓风动能与高炉炉缸直径的关系
（3）造渣制度
（4）热制度
下降，有利于间接还原发展。在动力学方面，炉内压力 提高，加速气体扩散及界面反应，利于间接还原发展。
对Si还原的影响
因为抑制了C+SiO2=Si+CO2正反应，使[Si]↓，高压 操作对低硅生铁冶炼有利。
③ 对高炉顺行的影响
④ 大幅度减少炉尘吹出量
炉尘吹出的粒径变小、数量变少
常压→高压，炉尘吹出量降低20~70% 顶压150~250kPa的高炉，炉尘量<10kg/t
（1）高风温对高炉冶炼的影响
① 风口前燃烧C量减少
原因：热风带入的显热代替了部分焦炭的燃烧热。
② 高炉内温度场发生变化
炉缸温度↑，炉身上部和炉顶温度↓，中温区 （900~1000℃）略有扩大
原因：风温每↑100 ℃，风口理论燃烧温度↑60~80 ℃；风口前燃烧的焦炭↓ →煤气量↓ →炉身上部温度 ↓。
⑤ 降低焦比
高压操作后降低焦比的原因：
炉况顺行，煤气利用率提高； 炉尘吹出量大幅度减少； 产量提高，单位生铁热损减小；
有利于间接还原发展；
生铁含硅可控制在下限水平。
4.3.3 高风温 综合效果→降低焦比
古老的高炉采用冷风炼铁 1828年英国首次用150℃的热风炼铁 现在最高风温可达1300~1350 ℃
炉料种类对布料的影响
影响炉顶装料状况的因素
① 料线的定义
料线高低对布料的影响图示
② 炉料批重定义
炉料批重对布料的影响
大批重
小批重
炉料批重对布料的影响
③ 装料顺序定义
定义：炉料中矿石和焦炭装入高炉内的先后次
序称为装料顺序。
一般而言，先入炉的料首先在炉墙边沿较多堆
积到一定程度后才滚向中心。
③ 直接还原度略有升高
原因： CO↓ 炉身温度↓
④ 炉内压损ΔP↑
原因： 焦比↓→料柱透气性变差 高炉下部温度↑ 煤气流速↑ SiO挥发↑→堵塞料柱孔隙。
⑤ 有效热消耗减少 原因：焦比↓→ 灰分↓→渣量↓
硫量↓→脱硫耗热↓
⑥ 改善生铁质量
（2）提高风温降低焦比的效果
t风 ↑100℃降低焦比的量
600~700℃ 15~35kg 700~800℃ 15~30kg 800~900℃ 900~1000℃ 1000~1100℃ 10~25kg 8~20kg 8~20kg
（3）高炉接受高风温的条件
我国大型高炉平均风温1000℃ 包钢高炉热风温度1220~1250 ℃
日本高炉最高风温可达1350 ℃
第三章 高炉冶炼的能量利用 （自学）
第四章 高炉炼铁工艺
主要内容
4.1 高炉炼铁生产原则
4.2 高炉操作制度
4.3 高炉强化冶炼的措施
4.1 高炉炼铁生产原则
生产原则：“高产、优质、低耗、长寿”
（1）高炉有效容积利用系数ηv
每昼夜1m3高炉有效容积的生铁产量，单 位：t／m3· d。 高炉生产率指标
三个技术经济指标：
4.1 高炉炼铁生产原则
（2）冶炼强度I 每昼夜1m3 高炉有效容积所燃烧的焦
炭量，单位： t／m3· d。
（3）焦比K
冶炼1吨生铁所消耗的焦炭量，单位：kg ／t-p.
三个技术经济指标间的关系
为了提高高炉产量（ηv↑），有4条途径：
冶炼强度I、焦比K与有效容积利用系数 ηV之间的关系