高炉及其主要组成部分介绍
高炉本体及附属设备
高炉金属结构：
高炉本体的外部结构；
炉壳：
①承受载荷； ②固定冷却设备； ③保证砌体牢固； ④防止煤气逸出； ⑤便于喷水冷却；
高炉结构形式：
高炉本体钢结构
a－炉缸支柱式；b－炉缸、炉身支柱式；c－炉体框架式；d－自立式
一.炉缸支柱式
——曾用于中小型高炉
1. 特点： 炉顶荷载及炉身荷载由炉身外壳通过炉缸支
优点：
➢取消了笨重的大小料钟,而且布料上有很大的 灵活性；
缺点：
➢控制和传动系统较复杂,要求有较高的监测和 自动化水平；
➢对原燃料的粒度上限要求严格,否则容易卡料；
2、高炉附属系统
➢原料供应系统； ➢送风系统； ➢煤气净化除尘系统； ➢渣铁处理系统； ➢高炉喷吹设备；
原料供应系统
是指原料运入高炉车间到装入高炉的一系列 过程,由两部分组成.
(2)无钟炉顶：
随着高炉炉容增大,大钟体积越来越庞大,重量也相 应增大,难以制造、运输、安装和维修,寿命短,而且 大钟直径越大,径向布料越不均匀；
卢森堡保尔乌斯公司在1970年提出的无钟炉顶, 称为PW型炉顶.这种炉顶完全取消了大小料钟,采 用一个旋转溜槽代替大料钟,溜槽可以绕高炉中心 线旋转,也可以在径向上摆动.溜槽正上方有一个控 制溜槽旋转与摆动的气密齿轮箱.溜槽上面有个料 仓,轮换装料与卸料,每个料仓的上下各有一个密 封阀.当料仓的上密封阀开启、下密封闭关闭时, 处在装料状态,反之则为卸料.
炉顶装料装置：
炉顶是炉料的入口也是煤气的出口,又是 高炉的咽喉.炉顶装料设备是把运送到炉 顶的炉料装入炉内,并能得到合理的分布. 现代高炉随着高压操作的广泛应用,炉顶 设备已成为高炉设备中的薄弱环节,其寿 命、结构和制造质量等不但影响高炉的作 业率,也影响高压作业和布料调剂,还决定 着高炉中修甚至大修的期限.
高炉的主要组成部分
炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。炉 喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。它对 炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。炉喉 直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适 当。炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到 控制炉料和煤气流分布为限。
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还起着调节炉料和煤气流分布的作用。
高炉解体
为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中 经常出现的复杂现象，就要切实了解炉内状况。 在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷 却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉 底的积铁所进行的细致的解体调查，称为高炉解 体调查。它虽不能完全了解高炉生产的动态情
况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考 价值。
高炉冷却装置
高炉炉衬内部温度高达 1400℃，一般耐火砖 都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿 命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并 在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性 渣皮，按结构不同，高炉冷却设备大致可分为：
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素，选用不同的耐火材料。
炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤 气流冲刷下，条件十分恶劣，维护其圆筒形状不 被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉 喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可 以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护 板则用 100～150mm 厚的铸钢做成。炉喉护板主 要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护板
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布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。
炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液 及铁水的静压力，而且受到 1400~4600℃的高温、 机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代 寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁 凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能 阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷 却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉
高炉工作原理
高炉工作原理
高炉是一种高温冶金设备，用于将铁矿石转化为熔化的铁合金。
高炉的工作原理如下：
1. 原料准备：高炉的主要原料包括铁矿石、焦炭和通风剂。
这些原料首先要经过粉碎和筛分等预处理工艺，以确保其适合进入高炉。
2. 上料：原料按一定比例混合后，通过上料装置从高炉顶部加入高炉内。
铁矿石是高炉的主要原料，而焦炭用作还原剂，在高温下还原铁矿石中的氧化物。
3. 加热和还原：高炉内有复杂的燃烧反应和还原反应同时进行。
焦炭燃烧产生的高温气体在高炉内上升，将其余的氧气与铁矿石中的氧化物反应，还原为金属铁。
这些反应释放出的热量使高炉内的温度升高。
4. 分层和液态铁收集：高炉内的液态铁和其他熔融物质从高炉的底部逐渐下降，并沉积在炉底的铁口处。
液态铁具有相对较高的密度，因此能够与其他杂质分离。
由于高炉内的温度很高，液态铁在下降的过程中可以重新还原铁矿石中的氧化物。
5. 出炉和冷却：经过一定时间的冶炼，高炉内的炉渣和液态铁会分别从不同的出料口排出。
此后，液态铁将被收集并转移到下一个冶炼环节中进行进一步的处理。
而废炉渣则会被冷却和处理，使其能够更方便地处理和回收。
高炉工作原理的核心是通过高温和还原反应将铁矿石转化为液态铁。
高炉除了生产铁合金外，还会产生大量的炉渣和废气。
因此，在高炉冶炼过程中，也需要采取措施进行环境保护和资源回收。
高炉炼铁设计与设备知识点
高炉炼铁设计与设备知识点高炉是一种用于炼铁的设备，它起着至关重要的作用。
在高炉炼铁的过程中，设计和设备的选择十分关键。
本文将介绍一些与高炉炼铁设计和设备相关的知识点。
一、高炉的结构高炉通常由炉身、崩塌室、渣口、风口和煤气出口等部分组成。
炉身是高炉的主体部分，由内、外砌砖层构成。
炉身内部分为上、中、下三段，分别进行还原、融化和收集铁水的过程。
二、高炉的炉料高炉的炉料是指进入高炉的原料，通常包括铁矿石、焦炭和石灰石等。
其中，铁矿石是炉料的主要成分，通常由赤铁矿、磁铁矿和针铁矿组成。
焦炭是炉料的还原剂，而石灰石用于脱硫。
三、高炉的还原还原是高炉炼铁的关键步骤之一。
在高炉内，焦炭的碳与铁矿石中的氧发生化学反应，生成一氧化碳和一氧化碳二氧化碳等还原气体。
这些还原气体与铁矿石中的氧反应，将铁矿石还原成为金属铁。
四、高炉的融化和冶炼在高炉的融化和冶炼过程中，铁矿石被还原成金属铁，然后与渣、石灰石等杂质形成熔融的铁水。
随后，铁水收集在高炉的下部，并通过渣口排出。
五、高炉的煤气排放在高炉炼铁过程中，除了产生铁水外，还会产生大量的高炉煤气。
这些煤气含有一氧化碳、氢气、一氧化碳二氧化碳等成分。
为了充分利用这些煤气，通常会对其进行净化和脱硫处理，然后用于发电或供热等用途。
六、高炉炼铁的控制高炉炼铁的过程需要进行精确的控制。
通过对炉温、煤气成分、料层厚度等参数的监测和调整，可以提高炼铁效率，减少能耗和杂质含量，并延长高炉的使用寿命。
七、高炉炼铁的应用高炉炼铁广泛应用于钢铁行业。
炼铁产出的铁水，经过进一步的炼钢处理，可以制成各种钢材，被用于建筑、制造、交通等领域。
总结：通过了解高炉炼铁的设计和设备知识点，我们可以更好地理解高炉炼铁的工作原理和过程。
高炉的结构、炉料、还原、融化和冶炼、煤气排放、控制等方面都对高炉的炼铁效果和效率有着重要的影响。
只有合理设计和选择设备，并进行科学的操作和控制，才能保证高炉炼铁的顺利进行，提高钢铁生产的效益和质量。
炼铁高炉工艺知识点总结
炼铁高炉工艺知识点总结高炉是用于冶炼铁矿石的重要设备，其结构包括上部料柱、中部燃烧区和下部铁口三个部分。
1. 上部料柱上部料柱主要由料斗、布料装置和煤气分布装置组成。
在高炉冶炼过程中，生铁矿石和还原剂通过料斗和布料装置放入高炉中，并在上部料柱中进行干燥、预热和还原反应。
2. 中部燃烧区中部燃烧区是高炉中最重要的区域，也是冶炼反应最为激烈的地方。
在高炉的中部燃烧区，铁矿石的还原反应和燃料的燃烧反应同时进行，产生的热量和还原气体将铁矿石还原成铁，同时熔化生铁矿石。
3. 下部铁口下部铁口是高炉的出铁口，也是生铁的最终产出地。
铁水从下部铁口流出并通过管道输送至铁水罐或铁水车，最终用于制造钢铁产品。
二、高炉工艺过程高炉冶炼的主要工艺过程包括预处理、还原和熔融三个阶段。
1. 预处理铁矿石在高炉冶炼前需要进行预处理，主要包括干燥、预热和分级。
在高炉上部料柱中，铁矿石经过干燥和预热，使其内部水分挥发、结晶水分析出，并提高其温度，为还原反应和熔融反应提供条件。
此外，铁矿石还需要分级，以确保高炉内部燃料和还原气体的匹配，提高冶炼效率和生铁质量。
2. 还原在高炉的中部燃烧区，煤气和空气混合后燃烧产生的高温燃气对铁矿石进行还原作用。
这一阶段的主要冶炼反应包括颗粒还原和熔融还原两个过程。
颗粒还原是指铁矿石颗粒的直接还原反应，将铁矿石中的氧还原成铁，并生成还原气体。
熔融还原是指生铁矿石在高温条件下熔化，并在熔融状态下进行还原反应，产生液态生铁。
3. 熔融在高炉下部，液态生铁通过铁口流出，并通过管道输送至后续的冶炼工艺中。
在熔融过程中，熔融生铁的温度、成分和质量需要得到控制，以确保后续的钢铁生产工艺顺利进行。
三、高炉冶炼的关键技术1. 燃料配比高炉冶炼所需的燃料包括焦炭、焦炉煤气和其他燃料。
为了提高冶炼效率和生铁质量，需要合理确定燃料的配比，保证还原气体的成分和温度符合冶炼工艺的要求。
2. 熔炼温度在高炉冶炼过程中，熔炼温度对生铁的成分和质量具有重要影响。
高炉本体和附属设备介绍
五段式高炉内型是经过长期生产实践 总结出来的，完全适应冶炼工艺的要求。 它与炉料相煤气两大流体在炉内运动规律 相适应，竖立的炉体使炉料可借重力而自 动下降，在与上升的煤气流接触中进行热 交换和一系列的物理化学反应，既利于煤 气的能量利用又利于渣铁液的形成。
两头小，中间粗略带锥度的圆柱形空 间，既保证了炉料下降过程受热膨胀、松 动软溶和最后形成液态而体积收缩的需要， 又符合煤气上升过程中冷却收缩和高温煤 气上升不至烧坏炉腹砖衬的特点。
高炉本体和附属设备 介绍
学习目的：
高炉结构
高炉附属设备
高炉 本体结构
1、高炉本体介绍
✓高炉炉型 ✓冷却设施 ✓风口装置 ✓铁口装置 ✓炉顶砖砌 成的，这个空间的几何形状就是炉型或内 型。 1) 设计炉型：设计时通过高炉中心线绘
在图纸上的炉型；
2) 操作炉型：投产后，炉墙内表面受损 所形成的炉型；
D——炉腰直径；
d1——炉喉直径； α——炉腹角；
β——炉身角；
高炉大小用“有效容积”表示，在我国有 1000m3以中小型高炉，也有2000m3以上大 型高炉。目前我同最大的高炉是上海宝山 钢铁总厂的4号高炉，容积为4063m3。在国 外已有5000m3以上的巨型高炉。
为提高生铁产量和降低生产每吨生铁的建 设费和能耗，高炉容积向着大型化发展。
4)有些冷却设备还可以起到支撑部分砖衬的作用。
冷却方式和介质
目前，高炉冷却介质常用水、空气、气水混合物。即 水冷、风冷和气化冷却三种。
1) 水冷：水的热容量大，导热能力好，且价廉，易得。 故首先被广泛用于高炉冷却，尤其工业水冷却。但 工业水容易结垢，降低冷却强度，导致冷却设备烧 坏；同时水量和能耗均大；
3) 合理炉型：促进改善高炉冶炼指标， 并利于长寿的炉型。
高炉结构图
高炉:炼铁一般就是在高炉里连续进行的。
高炉又叫鼓风炉,这就是因为要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的。
这些原料就是铁矿石、石灰石及焦炭。
因为碳比铁的性质活泼,所以它能从铁矿石中把氧夺走,而把金属铁留下。
高炉的主要组成部分:高炉炉壳:现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳,只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。
炉壳的作用就是固定冷却设备,保证高炉砌体牢固,密封炉体,有的还承受炉顶载荷。
炉壳除承受巨大的重力外,还要承受热应力与内部的煤气压力,有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击,因此要有足够的强度。
炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。
炉喉:高炉本体的最上部分,呈圆筒形。
炉喉既就是炉料的加入口,也就是煤气的导出口。
它对炉料与煤气的上部分布起控制与调节作用。
炉喉直径应与炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。
炉喉高度要允许装一批以上的料,以能起到控制炉料与煤气流分布为限。
炉身:高炉铁矿石间接还原的主要区域,呈圆锥台简称圆台形,由上向下逐渐扩大,用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱,并减小炉料下降阻找力。
炉身角的大小对炉料下降与煤气流分布有很大影响。
炉腰:高炉直径最大的部位。
它使炉身与炉腹得以合理过渡。
由于在炉腰部位有炉渣形成,并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化,为减小煤气流的阻力,在渣量大时可适当扩大炉腰直径,但仍要使它与其她部位尺寸保持合适的比例关系,比值以取上限为宜。
炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著,一般只在很小范围内变动。
炉腹:高炉熔化与造渣的主要区段,呈倒锥台形。
为适应炉料熔化后体积收缩的特点,其直径自上而下逐渐缩小,形成一定的炉腹角。
炉腹的存在,使燃烧带处于合适位置,有利于气流均匀分布。
炉腹高度随高炉容积大小而定,但不能过高或过低,一般为3.0～3.6m。
炉腹角一般为79～82 ;过大,不利于煤气流分布;过小,则不利于炉料顺行。
炉缸:高炉燃料燃烧、渣铁反应与贮存及排放区域,呈圆筒形。
详细到哭！高炉炼铁工艺的系统组成！10大系统让你更了解高炉！
详细到哭！高炉炼铁工艺的系统组成！10大系统让你更了解高炉！高炉炼铁工艺的系统组成：原料系统、上料系统、炉顶系统、炉体系统、粗煤气及煤气清洗系统、风口平台及出铁场系统、渣处理系统、热风炉系统、煤粉制备及喷吹系统、辅助系统(铸铁机室及铁水罐修理库和碾泥机室)。
高炉炼铁主要工艺流程如图1-1所示。
一.原料系统(1)原料系统的主要任务。
负责高炉冶炼所需的各种矿石及焦炭的贮存、配料、筛分、称量，并把矿石和焦炭送至料车和主皮带。
原料系统主要分矿槽、焦槽两大部分。
矿槽的作用是贮存各种矿石，主要包括烧结矿、块矿、球团矿、熔剂等，其矿槽槽数及大小应根据各矿种配比及贮存时间确定，一般烧结矿贮存时间不小于10h，块矿、球团矿、熔剂等贮存时间相对更长一些。
贮焦槽的作用是贮存焦炭，其槽数及大小根据焦比和贮存时间确定，一般焦炭贮存时间在8?12h。
(2)矿槽和焦槽的形状及结构。
一般上部为正方体或长方体钢筋混凝土结构，下部为平截锥体钢筋混凝土结构或钢结构。
也有的厂矿槽和焦槽为全钢结构。
焦矿槽一般设有耐磨衬板，主要有铸铁衬板、铸钢衬板、合金衬板、陶瓷橡胶衬板、铸石衬板等。
其中，铸石衬板采用的最为广泛。
(3)原料来源及槽上运输方式。
烧结矿、球团矿、焦炭分别来自烧结厂、球团厂、焦化厂，块矿、熔剂等来自原料厂，运输方式有胶带运输机、汽车、火车和吊车等，后两者已很少见了，用胶带运输机的高炉最多。
(4)原料系统的工艺流程。
焦炭、烧结矿等原料应根据高炉炉料的配比及贮存时间的要求由皮带机等输送到焦、矿槽，焦、矿槽槽下根据高炉料批按程序组织供料，供料时，槽下给料机将炉料输送至振动筛进行筛分，合格粒度的炉料进入称量漏斗称量，返矿、返焦，由皮带或小车输送到返矿槽或返焦槽，再由皮带机或汽车运至烧结厂或焦化厂。
炉料在称量斗按料批大小进行称量后，由主供矿、供焦皮带输送至料车或主皮带，再输送至炉内。
为了节约焦炭资源，返焦一般还进行二次筛分，将5mm以上的焦丁回收利用，随烧结矿一起进入炉内，代替部分焦炭。
高炉
碾压时间 控泥时间短 碾泥未按计量加水计量不够准确 碾泥操作 炮泥受温度的影响 碾制设备的影响 碾制加料顺序 炉前工作的影响
炮泥使用过程
一、装泥
炮泥带塑料薄膜包装袋一起放入泥 炮膛； 活塞挤压3～4次，填充密实。
二、烤炮
炮泥低温时很硬，冷天需要烤炮。
三、打泥
确认泥套完整，并将泥套下沿凝结 的渣铁清理干净，以防跑泥。 堵口时，泥炮要转到位，保证炮嘴 对正泥套中心并与泥套严密对合。 打泥时应到操作室观察操作过程， 压炮后应立即开始打泥。 记录打泥压力和打泥量。
高炉冶炼过程包含着复杂的 物理化学变化。炼铁原料从高炉 炉顶加入后，经过预热、铁氧化 物的还原和熔化、铁和渣下滴流 动及分离、焦炭的燃烧及产生煤 气等过程而获得生铁。其冶炼过 程是在高温下连续进行的。
图 3. 高 炉 内 固 体 炉 料 形 态 变 化 图
二、高炉本体用耐火材料
高炉本体分为炉喉、炉身、炉 腰、炉腹、炉缸。 高炉各部位的工作温度：炉底、 炉缸区为1450～1800℃；炉腹、炉 腰区域为1400～1600℃；炉身上部 为600～800℃。
3．振动 振动棒插入料中振动排气，振动的 时间不能太长，以免发生颗粒偏析现象， 料的振动，以表面充分泛浆为止。 4．养护 浇注完成以后进行养护，浇注体在 确认硬化后方可脱模。养护时间控制在 1个小时左右，根据料的强度而定。
三、脱模
浇注料经过养护后达到一定强度 方可脱模，脱模应在浇注料强度达到 其表面几棱角部位不因拆模而受损坏 时方可拆除。脱模容易与否，取决于 浇注时间的长短和材料本身的线变化 率大小。
图8.铁口整体结构剖面示意图
1—铁口孔道；2—铁口框架：3—炉皮； 4—炉缸冷却壁；5—填充料；6—砖套； 7—砖墙；8—铁口保护板；9—泥套
高炉本体
冶金高炉本体高炉本体是高炉炼铁的核心设备，@代大型和超大型高炉一代炉龄在不中修的情况下可达到15 -20年•，单位炉容产铁量可达到d000t以上。
高炉本体主要由钢结构（炉体支承框架、炉壳）、炉衬（耐火材料）、冷却设备（冷却壁、冷却板等）、送风装置（热风围管、支管、直吹管、风口）和检测仪器设备等组成。
图5-4为钢3号高炉（4360m3)炉体结构图。
1 钢结构高炉钢结构包括炉体支承结构和炉壳。
炉体支承结构采用如图5-5所示的大框架自立式结构。
其特点是大料斗、小料4*和旋转布料器的重量由炉壳支承，上升管、大小钟和受料漏斗等重量通过炉顶框架支承在炉顶平台上（第7层平台）。
对无料钟炉顶，旋转溜槽、中心喉管等重量由炉壳支承。
料罐、受料漏斗、密封阀、上升管等设备重童通过炉顶框架支承在炉顶平台上，炉顶平台的所有重量再由大框架传递给基础。
大框架自立式结构的优点是风口平台宽敞，炉前操作方便，利于风口平台机械化作业。
新建的大、中型和超大型高炉都采用这种结构。
高炉炉壳用高强度钢板焊接而成，起承重、密封煤气和固定冷却器的作用，图5-6所示为正在安装中的5500m3高炉炉壳。
2 炉衬高炉炉衬由耐火砖砌筑而成，由于各部分内衬工作条件不同，采用的耐火砖材质和性能也不同。
如炉身中上部炉衬主要考虑耐磨，炉身下部和炉腰主要考虑抗热震破坏和碱金属的侵蚀，炉腹主要考虑高FeO的初渣侵蚀，炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械冲刷和耐火砖的差热膨胀。
目前，冶金备件大型高炉上部以碳化硅和优质硅酸盐耐火材料为主，中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的炭砖为主，高炉下部以高导热的石墨质炭砖为主，冷却壁基体可用高韧性球墨铸铁、铸钢或纯铜浇铸而成，内部水冷管夫低碳钢管。
镶砖冷却壁在基体的砖槽内再砌人耐火砖，镶砖也可用散状耐火材料捣打成型。
图5-9为不同结构的镲砖冷却壁，结构^和^;带凸台，用在炉腰和炉身，对炉衬耐火砖起意图。
3 冷却设备冷却设备的作用是降低炉衬温度，提髙炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力，使炉衬材料处于良好的服役状态。
任务2 高炉炉体结构
焦炭的数量，
（2）炉缸高度
按照渣口高度、风口高度以及风口安装尺寸的确
定。 （3）铁渣口数目 铁口位于炉缸下水平面，铁口数目根据高炉萨容 或高护产量而定。
（4）风口数目
风口数目主要取决于炉容大小，与炉缸直径成正 比，还与预定的冶炼强度有关。风口数
炉腹
炉腹在炉缸上部，呈倒截圆锥形。 炉腹的形状适应了炉料熔化滴落后体 积的收缩。
炉身角： 一般取值为81.5º ～85.5º 之间。大高 炉取小值，中小型高炉取大值。 4000～5000m3高炉β角取值为81.5º 左右， 炉身高度 ：一般16~18m
炉腰：
炉腹上部的圆柱形空间为炉腰， 是高炉炉型中直径最大的部位。
作用： （ 1 ）炉腰处恰是冶炼的软熔带，透气性 变差，炉腰的存在扩大了该部位的横向空 间，改善了透气条件。 （2）在炉型结构上，起承上启下的作用， 使炉腹向炉身的过渡变得平缓，减小死角。
α
hf
风口中心线 渣口中心线 铁口中心线
hz
d
β——炉身角；
图3－1 五段式高炉内型图
有效高度：
高炉大钟下降位置的下缘到铁口 中心线间的距离称为高炉有效高度
（Hu），对于无钟炉顶为旋转溜槽最
低位置的下缘到铁口中心线之间的距
离。
2）高炉有效容积 ： 在有效高度范围内，炉型所包括 的容积称为高炉有效容积（Vu）。
Hu——有效高度； h0——死铁层厚度； h1——炉缸高度； h2——炉腹高度； h3——炉腰高度； h5——炉喉高度； hf——风口高度； hz——渣口高度； d——炉缸直径； D——炉腰直径； d1——炉喉直径； α——炉腹角； h4——炉身高度；
d1
h4
h5 h0 h1 h2 h3 Hu
任务2高炉炉体结构
目 录
• 高炉炉体概述 • 高炉炉体主要部件 • 高炉炉体辅助部件 • 高炉炉体结构特点与优势 • 高炉炉体结构维护与保养 • 高炉炉体结构发展趋势与展望
01 高炉炉体概述
定义与功能
01
高炉炉体是高炉炼铁的主体设备 ，用于承载高温高压的冶炼过程 。
02
高炉炉体的主要功能是提供冶炼 空间，使铁矿石在高温下还原成 铁，并分离出铁水和炉渣。
冷却设备的布局和冷却效果直 接影响高炉的寿命和安全运行。
耐火材料
耐火材料是高炉内衬的主要材料，承受着高温和化学侵蚀的考验。
高炉耐火材料通常采用高铝砖、硅砖、镁砖等，具有优良的耐高温性能和抗化学侵 蚀能力。
耐火材料的选用和施工质量直接影响高炉的寿命和产量。
送风系统
送风系统是高炉的重要组成部分， 为高炉提供所需的氧气和燃料。
送风系统通常由鼓风机、热风炉、 送风管道等组成，将空气加热后
送入高炉。
送风系统的稳定性和调节能力对 高炉的产量和能耗具有重要影响。
03 高炉炉体辅助部件
渣口装置
01
02
03
渣口
位于炉缸部位，用于排放 高炉冶炼过程中产生的液 态炉渣。
渣口套
保护渣口免受高温和炉渣 侵蚀的金属套管，通常采 用铜质材料制成。
适应性强
高炉炼铁工艺可适应不同品位 和类型的铁矿石原料，具有较
强的原料适应性。
与其他炼铁设备的比较
与直接还原铁设备的比较
直接还原铁设备主要以气体或固体还原剂还原铁矿石，其能耗和成本较高，且 产品质量不稳定。相比之下，高炉炼铁具有能耗低、产量高、质量稳定等优势。
与熔融还原设备的比较
熔融还原设备是在高温熔融状态下还原铁矿石的方法，其工艺复杂、设备投资 大、运行成本高。而高炉炼铁工艺成熟、设备简单、操作方便，具有更高的经 济效益。
高炉结构及附属设备
蓄热式热风炉结构
热风围管及风口 由热风炉送出的热风通过热风总管送到高炉， 再经热风围管和送风支管，将热风均匀的分配 到每个风口，以便炉内焦炭和喷吹燃料进行燃 烧。 热风围管由钢结构本体、耐火内衬、吊挂装置 和下部电葫芦单轨梁组成。 风口装置主要由风口大套、中套和风口小套组 成。.2高炉附属设备 4.3煤气净化系统 4.4渣铁处理系统
4.1 高炉本体
4.1.1 高炉内型 4.1.2 炉顶装料装置
4.1.1 高炉内型
高炉是一个竖立圆筒形炉子，其内部工作空 间形状称为高炉内型，即通过高炉中心线的 剖面轮廓。高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉 腰、炉身和炉喉五段组成。
武钢 5号 高炉 出铁 场平 面布 置
第四章 小结
重点掌握内容： 高炉结构、高炉内区域及进行反应、直接还 原和间接还原、高炉炉渣作用、生铁去硫、 高炉生产主要技术经济指标； 高炉有效容积、炉顶装料装置、热风炉炉型 及原理；
无钟炉顶
溜槽布料
无钟炉顶
无钟炉顶
无钟炉顶
无钟炉顶
4.2 高炉附属设备
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 原料供应系统 送风系统 煤气净化系统 渣铁处理系统
4.2.1 原料供应系统
皮带上料↓
上料系统↑
4.2.2 送风系统
高炉送风系统包括高炉鼓风机、冷风管路、 热风炉、热风管路、风口以及管路上的各种 阀门等。 蓄热式热风炉由拱顶、 燃烧室和蓄热室等几 部分构成。蓄热式热 风炉呈周期性工作， 一个工作周期有燃烧 期、送风期和切炉期 三个过程。一般一座
4.2.3 煤气净化系统
1—高炉；2—重力除尘器；3 — 洗涤塔；
4—文氏管；5—调压阀组；6—脱水器
高炉炼铁有关知识点总结
高炉炼铁有关知识点总结高炉的结构高炉通常由筒体、风口、鼓风系统、炉缸、矿铁料装料系统、取料系统、炉喉、排放系统、炉内煤气系统等部分组成，结构比较复杂。
其中，筒体是整个高炉的主体，可分为炉围、炉缸、熔铁坑等部分。
炉围是高炉的外壁，由耐火砖及助熔材料构成，用于承受高炉温度和循环水冷却的冷却水。
炉缸和熔铁坑是高炉内部主要部分，用于反应炼铁矿石和还原剂，产生铁水及炉渣。
高炉的操作过程1. 上料：矿石、焦炭、燃料和熔剂（通常是石灰石）按照一定的配比通过上料装置（如料斗、皮带等）连续地进入高炉。
2. 加热还原：上料后，高炉内的还原剂引起矿石中的氧逐渐被还原为金属铁。
3. 熔融：当高炉内的温度达到一定程度时，产生的铁和炉渣开始融化，形成铁水和炉渣。
4. 放料：铁水在高炉熔铁坑中逐渐积聚，当积聚到一定程度后，通过取料装置将铁水、炉渣和炉渣渣共同取出。
5. 炉缸清理：定期清理高炉炉缸内的残留物，保持高炉的正常运行。
高炉炼铁的原理高炉的炼铁过程主要包括矿石还原、熔融和分离矿铁料的三个基本过程。
矿石还原是矿石中的氧被还原剂（焦炭等）还原成金属铁的过程；熔融是指矿石和还原剂在高温下熔化并分离成铁水和炉渣的过程；分离是指通过物理和化学手段将铁水和炉渣分离的过程。
这些过程需要在高炉内同时进行，通过严格控制温度、气氛和原料成分等参数，才能保证最终产生高品质的铁水。
高炉炼铁的控制技术1. 鼓风系统：鼓风系统是高炉炼铁的核心部分，通过鼓风系统将空气送入高炉内，提供氧气用于矿石还原和燃烧还原剂。
控制鼓风系统的鼓风量和温度是保证高炉正常运行的重要手段。
2. 燃烧系统：燃烧系统主要指高炉内焦炭的燃烧过程，提供热量用于矿石还原和炉渣熔化。
控制燃烧系统的燃烧效率和热量平衡是保证高炉正常运行的关键。
3. 温度控制：高炉内部有多个测温点，通过测温点采集到的数据，可以对高炉内部的温度进行实时监控和控制，保证高炉操作在安全稳定的温度范围内。
4. 负压控制：通过调节高炉的负压，可以影响高炉内气氛的组成和流动状况，保证高炉内的气氛对炼铁有利。
高炉结构简介
炼铁用的设备叫高炉，也称为鼓风炉。它的形状像一个筒。炼铁的方法就是从炉顶加入矿石、焦炭和石灰石，从炉底部向炉内通入加压空气，在焦炭燃烧时，矿石、石灰石与焦炭一起发生反应，最终形成铁水和炉渣。
高炉内有这样几个区域，炉底是接装铁水的地方，叫炉缸，炉缸上面的部分叫炉腹，炉腹再往上的一段叫炉身(有时还可以再细分）。在炉身的顶部有一个加料装置，炉料（也就是矿石、焦炭和石灰石）就是从这里进入炉中的。在炉缸的上部沿炉子四周排列着十几到几十根鼓风的管子，管子接到炉子的风口，经过预热的空气和喷入炉内的燃料（如油或天然气等）就是通过这些管子喷入炉内的。此时进入炉内的预热空气可达900至1250摄氏度高温，这样的高温气体进入炉内后会与焦炭发生剧烈反应，生成煤气（一氧化碳）同时沿炉子内部上升，达到1650摄氏度，使炉料变成铁水和渣。炉腹是高炉最热的部位，因为那里是空气与焦炭激烈反应（也就是燃烧）的地方。为了保护外壳为钢板的炉子不被烧坏，人们在炉子的内部砌上耐火材料。在炉壁内还嵌有冷水循环系统、喷水装置等。由矿石生成的铁水聚集在炉缸内，炉缸装着出铁水的出铁口和出渣的出渣口。因为炉渣比铁水要轻，是飘浮在铁水上的，所以出渣口在出铁口的上方。大型高炉的出铁口和出渣口都不只一个。看看示意图吧。
高炉的生产是连续性的，一经点燃，没有特别情况就一直燃烧下去（通常高炉从开炉到停炉的时间可达十年以上）。炉身内会按层次地加装焦炭、矿石、石灰石。焦炭则是在炉底被点燃继而被热空气吹得剧烈燃烧，使矿石熔化出铁水，焦炭的灰烬则与石灰石、铁矿石残渣形成炉渣。炽热的煤气从燃烧区上升并加热了炉中添入的新炉料，然后再从炉顶的煤气管道导出。根据高炉的规模大小，出铁的多少及次数也不一样，一般的每昼夜出铁6～12次。大型高炉有2～5个铁口，轮流开口出铁。每次出铁间隔30～60分钟。放出来的铁水要流进铁水罐，然后被运到炼钢厂进行炼钢，也可以就近进行生铁的铸造。出铁时用电钻将出铁口打通，让铁水顺着铁水沟流入铁水罐。出完铁水后，用一种叫泥炮的机器将封堵出铁口用的堵口泥打进出铁口，封住这个出口。出铁后过一会儿就开始排放炉渣。炉渣有专门的渣罐来盛接，装满后运走。因为高炉是连续作业的，所以下面出渣时，炉内的剧烈燃烧依旧，当炉渣快出完时，正在炉渣上面熊熊燃烧的炉料也到了出渣口附近，此时的场面将非常壮观——有火焰从出渣口喷出。这时就要将出渣口封堵住。一般高炉有两个出渣口，现代一些巨型高炉减少了出渣量，便不再设出渣口，让炉渣随着铁水一起从出铁口流出，然后再清理掉炉渣。高炉出铁出渣的地方也叫高炉出铁场，这里是高炉最繁忙的地方。我们一般在电影电视上看到工人们挥汗在炉前工作的景像，其实都是在高炉出铁场拍摄的。铁水罐和炉渣罐大多是靠火车来运输的，因此在高炉的旁边总是有火车和铁轨的。
任务2高炉炉体结构
d1——炉喉直径； α——炉腹角；
β——炉身角；
hf hz
d1
β D
α 风口中心线
渣口中心线 d
铁口中心线
图3－1 五段式高炉内型图
h0 h1 h2 h3
h4
h5
Hu
Байду номын сангаас
有效高度：
高炉大钟下降位置的下缘到铁口 中心线间的距离称为高炉有效高度 （Hu），对于无钟炉顶为旋转溜槽最 低位置的下缘到铁口中心线之间的距 离。
其中炉缸、炉腰和炉喉呈圆筒形，炉腹呈 倒锥台形．炉身呈截锥台形。
炉喉
炉身 炉腰 炉腹 炉缸
五段式高炉炉型
高炉炉型:高炉内部借炉墙围成的工作空间几何形 状称为炉型。五段式炉型。
直筒型炉缸能暂存液态渣铁，上部设有风口（ 4~40个）
最低部位设有出铁口（1～4个），必要时在中间 部位设1～2渣口。
高炉炉型（五段）:炉缸——圆筒形
炉腹——倒锥台形
炉腰——圆筒形
炉身——截台形
炉喉——圆筒形
Hu——有效高度； h0——死铁层厚度； h1——炉缸高度； h2——炉腹高度； h3——炉腰高度； h4——炉身高度； h5——炉喉高度； hf——风口高度； hz——渣口高度； d——炉缸直径；
炉喉
炉喉呈圆柱形。 作用： 承接炉料，稳定料面，保证炉料合理分布。
炉 喉 直 径 与 炉 缸 直 径 比 值 d/D 取 值 在 0.5～0.55之间。
高炉：1.5~2m
7. 死铁层厚度
铁口中心线到炉底砌砖表面之间的 距离称为死铁层厚度。
新设计高炉的死铁层厚度h0=0.2d。
作用：
(第 四 章)高炉本体及附属设备
内部冷却：将冷却介质通入冷却设备内 部进行冷却。包括冷却壁、冷却板、板 壁结合冷却结构、炉身冷却模块及炉底 冷却等。 冷却壁设臵于炉壳与炉衬之间，有光 面冷却壁和镶砖冷却壁两种 。光面冷 却壁用于炉底和炉缸，镶砖冷却壁用 于炉镶砖冷却壁；c－上部带凸 台镶砖冷却壁；d－中间带凸台镶砖冷却壁
3) 合理炉型：促进改善高炉冶炼指标， 并利于长寿的炉型。
Hu——有效高度； h0——死铁层厚度；
d1
h1——炉缸高度； h2——炉腹高度； h3——炉腰高度； h4——炉身高度； h5——炉喉高度；
Hu
h4
h5
hf——风口高度； hz——渣口高度； d——炉缸直径； D——炉腰直径； d1——炉喉直径； α——炉腹角； β——炉身角；
高炉本体及附属设备
The Blast Furnace Facility and Equipment
李杰
学习目的：
高炉结构
高炉附属设备
高炉 本体结构
1、高炉本体介绍
高炉炉型
冷却设施
风口装置
铁口装置
炉顶装料装置
炉型：高炉的内部工作空间是由炉墙砖砌 成的，这个空间的几何形状就是炉型或内 型。 1) 设计炉型：设计时通过高炉中心线绘 在图纸上的炉型； 2) 操作炉型：投产后，炉墙内表面受损 所形成的炉型；
3)冷却水箱(冷却板)：这是埋设在高炉砖衬
中的冷却器。其材质以铸铁为主，也有用铸钢和 钢板焊接的。从外形上可分为扁平卧式和支梁 式．
风口装臵：从热风炉来的热风先通过呈环状围
绕着高炉的围管中，再经风口装臵进入高炉。风 口装臵由热风围管以下的送风支管、弯管、直吹 管、风口水套等组成。
1、热风围管； 2、送风支管； 3、弯管；4、直吹管； 5、风口水套；
高炉组成
高炉组成高炉及主要组成简述高炉用于冶炼液态铁水的主要设备。
其横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，里面砌耐火砖内衬。
高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。
护喉之上设置装料设备；炉缸上部沿圆周均匀设风口，热风通过热风围管、支管和弯头、直吹管，由风口鼓入炉内；风口平面之下有出渣口和出铁口。
近代巨型高炉由于渣量少，不设出渣口。
一、高炉的主要组成部分1、高炉炉壳：现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。
炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷。
炉壳除承受巨大的重力外，还要承受热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。
炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。
2、炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。
炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。
它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。
炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。
炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限。
3、炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻找力。
炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。
4、炉腰：高炉直径最大的部位。
它使炉身和炉腹得以合理过渡。
由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。
炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动。
5、炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。
为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。
炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。
炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为3.0-3.6m。
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高炉及其主要组成部分介绍
高炉：用于冶炼液态铁水的主要设备。
其横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，里面砌耐火砖内衬。
高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。
护喉之上设置装料设备；炉缸上部沿圆周均匀设风口，热风通过热风围管、支管和弯头、直吹管，由风口鼓入炉内；风口平面之下有出渣口和出铁口。
近代巨型高炉由于渣量少，不设出渣口。
高炉的主要组成部分
高炉炉壳：现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。
炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷。
炉壳除承受巨大的重力外，还要承受热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。
炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。
炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。
炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。
它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。
炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。
炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限。
炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻找力。
炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。
炉腰：高炉直径最大的部位。
它使炉身和炉腹得以合理过渡。
由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。
炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动。
炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。
为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。
炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。
炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为3．0～3．6m。
炉腹角一般为79～82 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行。
炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形。
出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。
炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而且受到1400～4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。
只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷却。
通常采用风冷或水冷。
目前我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散热能力。
炉基：它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的。
高炉和炉基的总重量常为高炉容积的10～18倍（吨）。
炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾斜值不大于0.1％～0．5％。
高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝。
炉基常做成圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布。
炉衬：高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。
炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。
炉衬的损坏受多种因素的影响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料。
炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。
为此，在炉喉设置保护板（钢砖）。
小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护板则用100～150mm厚的铸钢做
成。
炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。
变径炉喉护板还起着调节炉料和煤气流分布的作用。