现代高炉炼铁工艺培训ppt课件

当荒煤气温度大于260℃或低于100℃时，系统将自 动关闭所有箱体进口蝶阀，同时打开荒煤气放散阀组，进 行荒煤气放散，并可以有效控制高炉炉顶压力。
随着过滤过程的不断进行，滤袋上的粉尘越积越多， 过滤阻力不断增大。当阻力增大（或时间）到一定值时， 电磁脉冲阀启动，进行脉冲喷吹清灰，喷吹气采用氮气， 清理的灰尘落入灰斗。
约20kg/t铁），可回收作为烧结原料。
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1.4 高炉技术经济指标
（1）有效容积利用系数η
高炉每昼夜的合格生铁产量与有效容积之比，
即每m3有效容积的日产量（t）。
η=P/V （2）冶炼强度I
t 铁/（m3d）
每昼夜高炉消耗的干焦炭量（或综合干焦炭量）与高 炉有效容积的比值，即每m3有效容积一昼夜燃烧的干焦炭 .
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1.2.3.4高炉除尘系统
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高炉冶炼过程中，从炉顶排出大量煤气，其 中CO含量达20%以上，发热值为3300~4200kj/m3, 是一种剧毒低热值的气体，可以作为钢铁企业二 次能源。
由于高炉煤气中含有约 20 ～ 100 g/m 3 的粉尘。 如果直接使用，会使炉窑管道堵塞，引起耐火砖 衬的侵蚀破坏。另外造成TRT（余压发电装置）的 转子严重磨损，使TRT寿命降低。因此，高炉煤气 必须除尘后才能作为燃料使用。
利用特殊矿或采用特殊的冶炼工艺，利用高
炉可以生产出含钛、钒的铁水，以及锰铁、硅铁
等铁合金。
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2、高炉渣 炉渣主要成分有：CaO、SiO2、Al2O3、MgO。
其中炉渣碱度：CaO/SiO2=1.05-1.25。 3、高炉煤气 每冶炼一吨铁产生1800m3左右的煤气，煤气中
含有CO20%~25%，是钢铁企业重要的二次能源。 4、炉尘（又称瓦斯灰） 被煤气携带出炉外的粉状炉料，称为炉尘（
5）炉缸采用组合砖砌筑。 下图为陶瓷杯炉缸砖衬结构。
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炉衬破损的原因： 1）高温渣铁液对耐火材料的危害 主要是：渣铁液的化学侵蚀与物理渗透、流动
冲刷等，Pb渗入炉底对砖衬造成破坏。 2 ）固体炉料在下降过程中对炉衬的冲击和磨
损； 3）耐火砖衬受热应力的破坏。
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4）高温气体对耐火材料的危害 K、Na、Pb、Zn气体的 透、侵蚀，造成
（ 3） 按炉料在高炉内的物理状态可分为五个
带 , 即块状带、软熔带、滴落带、燃烧带、渣铁
贮存带。
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主要特征：焦与矿呈层状分布，皆为固体状态。 主要反应：间接还原、水分分解、碳酸盐分解。
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1.3 高炉冶炼产品 高炉冶炼主要产品：生铁。 副产品：炉渣、煤气。 1、生铁
由铁(94%左右)、碳（4.5%左右）和少量杂质 （Si、Mn、S、P）组成。
每千克标准煤规定的发热量为29310kJ）各种能量 消耗的总和。
包括各种形式的燃料，主要是焦炭，煤、还有 少量的油及其他形式的燃料，甚至也要计入炮泥及 铺垫铁沟消耗的焦粉；还应计入各种形式的动力消 耗，如电力、蒸汽、压缩空气、氧及鼓风等。但应 注意扣除回收的二次能源。
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包头4#高炉煤气布袋除尘器（2200m3）
工艺流程
工艺流程简述： 高炉煤气经重力除尘后，由荒煤气主管分配到布袋
除尘器各箱体中，并进入荒煤气室，颗粒较大的粉尘由于 重力作用自然沉降而进入灰斗，颗粒较小的粉尘随煤气上 升。经过滤袋时，粉尘被阻留在滤袋的外表面，煤气得到 净化。净化后的煤气进入净煤气室，由净煤气总管输入煤 气管网。
用来形成高炉工作空间,抵御高温物料和渣铁的浸蚀,
同时保护冷却设备.
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高炉不同部位采用不同的内衬，既可以延缓内衬破 损速度，又有利于降低筑炉成本，通常：
1 炉喉部位采用水冷钢砖； 2 炉身部位采用致密粘土砖； 3 炉身中下部和炉腰采用半石墨化SiC砖或铝炭砖； 4 ）炉腹采用薄壁炉衬，常喷涂不定型耐火材料，主要 靠渣皮代替耐火材料工作；
碎焦卷杨机
上料主皮带 炉顶设备 碎焦筛 碎焦仓 称量斗 皮带机
矿石集中斗
上料主皮带机
炉顶设备
烧结厂 皮带机
贮矿槽 振动给料机
振动筛
矿石称量
皮带机 矿石集中称量斗
斗上料主皮带机 炉顶设备
粉矿皮带机 送至烧结厂
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武钢五号高炉上料主皮带
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1.2.3.2炉顶炉料装入系统 作用是根据要求将原燃料装入炉内指
除尘灰中含有铁、锌、碳等元素，经过选矿 处理后可作为铁矿粉烧结原料和提锌的原料。
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1、煤气除尘基本原理： 除尘的基本原理，是借外力的作用使
尘粒和气体分离，这些外力以及产生的作 用有：
（1）惯性作用：当气流方向突然改变 时，尘粒因惯性与气体分离。
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（2）力作用的差异性：即靠尘粒具有比 气体分子更大的重力、离心力和静电引力而 分离出来。
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高炉对冷却设备要求：
1 有足够的冷却强度，能够保护炉壳和内衬； 2 ）使炉腹、炉腰、炉身下部易于形成渣皮， 维持良好的工作炉型； 3 ）将 1150℃ 铁水凝固等温线阻止在渣铁凝固 层中，避免铁水向炉底炉缸纵深侵蚀；
4）不影响炉壳的致密性和强度。
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（4）高炉 本体钢结构
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3. 高炉附属系统
当灰斗中的灰尘累积到一定量时，启动卸输灰系统。 灰尘经卸灰阀卸入输灰管道，由高压净煤气（或氮气） 将灰尘输送至大灰仓，再由汽车运出厂区。
3、煤气除尘系统附属设备 高炉煤气由炉
顶封板（炉头）引 出，经导出管、上 升管、下降管进入 重力除尘器。
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1.2.3.5渣铁处理系统
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渣铁处理系统的任务： 及时处理高炉排放出的渣、铁，保证高炉
定位置。对炉顶装料设备的基本要求：
1 能满足炉喉合理布料的要求； 2 保证炉顶可靠密封，使高压操作顺利进行；
3 设备结构应力求简单和坚固，制造、运输、 安装方便，能抵抗急剧的温度变化及高温作用；
4 易于实现自动化操作。
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钟式炉顶装料设备 （1）单钟式
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（2）双钟式
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串罐式无料钟炉顶 装料设备
1. 现代高炉炼铁工艺
1. 高炉炼铁生产流程 2. 高炉本体及主要构成 3. 高炉冶炼产品 4. 高炉技术经济指标
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1.1 高炉炼铁工艺流程
1.1.1高炉冶炼工艺流程 １、工艺原理
高炉是一个密闭的连续的逆流反
应器。炉料充满整个高炉空间，形成
料 柱 . 原燃料从炉顶装入，高温热空
气从下部鼓入；产生的高温还原性气
耐火材料异常膨胀； 高温煤气流气体对碳砖会造成氧化性破
坏，含尘气流会对炉衬造成冲刷；
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对高炉砖衬（内衬）的基本要求：
1 满足高温的要求
高炉各部位炉衬应与各部位的热流强度相适应， 以保持在强热流的冲击下内衬的整体性和稳定性。
2 满足侵蚀的要求
应与各部位的侵蚀破损机理，即炉料的磨损、 煤气的冲刷、碱金属等有害物质的侵蚀、渣铁水的 熔蚀等相适应，以延缓内衬破损速度，达到高炉长 寿的目的。
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３、送风过程
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４、工作制度
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高风温的获得：
☆高炉煤气发热值较低：3200～3800kJ/m3
☆获得高风温的设备因素受限制
空气煤气预热 燃烧热风炉，使火焰温度 高发热值燃料 达1550 ～1700℃
对
策
结构
热风炉结构能承受高温 材质（钢、耐火材料）
热风阀
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风 口 结 构
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并罐式无钟炉顶
装料设备
由受料漏斗（包括 上部闸门）、称量料罐 （包括上、下密封阀及 下部闸门）、中心喉管、 叉型管、气密齿轮箱、 布料旋转溜槽以及均压、 冷却系统等部分组成。
无钟炉顶布料方式 无钟炉顶的旋转溜
槽可以实现多种布料方 式，常用的有以下4种 基本的布料方式。
1 环形布料
2 螺旋形布料
与湿式除尘技术相比，干式除尘具有以下优 点：
1 提高煤气净化程度；
2 降低新水消耗和动力消耗；
3
由于煤气温度高不含水，可提高煤气余
压发电量（增加30% ）和二次能源（煤气温度高
100℃）利用效率。
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缺点：
1
对温度比较敏感，煤气温度过高，
过低都不行；
2 设备多，运行后维护量大，由十几
台箱体并列组成。
体在上升过程中将下降的炉料加热和
还原；还原出来的铁经渗碳后熔化，
形成生铁，矿石中的脉石与熔剂结合
形成炉渣，定期从铁口排出；从高炉
上部排出的气体称为煤气，经净化后
作为燃料。
2
２、炼铁工艺流程组成 １）送风系统 ２ ）渣铁处理系统 ３）除尘系统 ４ ）原料系统 ５） 煤粉喷吹系统 3
３、高炉炼铁的本质: 传质过程：矿石（Fe2O3、Fe3O4、FeO）中的 氧进入到煤气中——实现了铁氧分离； 传热过程：煤气携带的热量传递给炉料，使炉 料熔化成渣铁——实现了渣铁分离。
I= Q/V t 焦/（m3d）
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（3）焦比：高炉每昼夜消耗的干焦炭量Q与合格 生铁产量P的比值，即生产1t合格生铁所消耗的焦
炭数量，用kg计量。
K=Q/P（kg焦/ t 铁）
4 煤比：冶炼每吨生铁消耗的煤粉量。 5 燃料比：生产1t合格生铁所消耗的焦炭和煤 粉的数量之和称为燃料比。
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（6）吨铁工序能耗 指冶炼每吨生铁所消耗的，以标准煤计量的（
炉缸、炉腹、炉 腰、炉身、炉喉五段 组成。该容积的总和 反映了高炉的生产能 力。
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（ 1 ） 高炉有效高度： 无钟炉顶旋转溜槽垂直 下缘（或炉喉钢砖上沿）到铁口中心线之间的距 离（Hu）。对于有钟炉顶，高炉大钟开启位置的 下 缘到铁口中心线间的距离;
（ 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）；高炉 工作容积指风口中心线到炉喉之间的容积;
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高炉槽下供料系统
主要任务是保证及时、准确、稳定地将合格 原料从贮矿槽送上高炉炉顶，并装入炉内。对原 料供料系统的要求：
1 连续地、均衡地供应所需的原料；
2 在运输过程中应尽量减少破碎。
3
应实现机械化和自动化，提高配料、称量
和装入炉内的准确度。
4 应有除尘设施。
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炉料运送流程
贮焦槽 焦筛 皮带机 焦炭集中称量斗
（ 3 ）高炉内型的变化： 1000 ~ 2000 Hu/D，由2.9左右, 减小到2.5左右.
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1.2.2高炉炉体 结构
高炉炉体由 耐火砖衬、冷却 器、炉壳及钢结 构组成。
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（1）炉壳
作用： 固定冷却设备；
保证高炉砌砖的牢 固性；
承受炉内压力和起 到炉体密封的作用；
承载炉顶部份设备 负荷。
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（2）耐火砖衬
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1.2.3.6燃料喷吹系统 高炉燃料喷吹系统主要由原煤贮运、
煤粉制备、煤粉喷吹、热烟气和供气等几 部分组成。
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1.2.4 高炉内区域划分
高炉解剖研究证明： （ 1）冶炼过程中炉内料柱基本上是整体下降
的，称为层状下降或活塞流。
（ 2）炉料形态变化的区域，基本上取决于温 度场在料柱中的分布。
（3）束缚力：主要是用机械阻力，比如 用过滤和过筛的办法，挡住尘粒继续运动。
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2、湿式除尘工艺
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湿式工艺流程：重力除尘器、一文氏 除尘器（或洗涤塔）、可调喉口二文 氏除尘器。
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3、干式除尘工艺
高炉煤气干式布袋除尘技术是21世纪高炉 实现节能减排、清洁生产的重要技术创新。
生产正常进行。（如何进行渣铁分离？）
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渣铁分离装置——撇渣器
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渣铁分离装置——撇渣器
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开铁口机
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堵铁口泥炮
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摆动流嘴
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因巴法（INBA）炉渣粒化装置
液态炉渣经渣沟进入 粒化区，在吹制箱内使 其水淬粒化冷却，经水 渣槽流入转鼓内的分配 器，被均匀分配到转鼓 过滤器中。在转鼓下半 周滤去部分水后，被叶 片刮带，随筒边旋转边 自然脱水；转至转鼓上 半周处时，渣落至伸入 鼓内的皮带之上，经皮 带送至成品槽。
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1.1.2 高炉生产特点 1 生产规模大。 2 需要操作人员综合分析判断能力。 3 高炉是钢铁联合企业中的重要环节。 4 高炉开炉后长期连续生产直到停炉。 5 高度的机械化和自动化。
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1.2 高炉本体及主要构成
1.2.1高炉内型
高炉是冶炼生铁的主体 设备。高炉内部工作空间的 形状称为高炉内型。它由：
3 定点布料
4 扇形布料
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1.2.3.3高炉送风系统
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任务是保证连续可靠地供给高炉冶炼 所需数量和足够温度的热风。
高炉送风系统主要包括：鼓风机、加湿 和脱湿装置、冷风管道、热风炉、热风管 道和高炉进风装置等部分组成。
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热 风 炉 总 览
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１、蓄热（外燃）式热风炉结构及原理
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２、烧炉过程
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（3）冷却设备 炉衬的温度状态是决定其侵蚀速度的重要因素
之 一 , 冷却设备保护耐火砖衬的工作表面温度低于 其允许的温度,使其不因受热变形而被坏。强大的 冷却还可在高炉下部形成渣皮,代替炉衬工作;
根据高炉各部位热负荷及结构的不同 , 高炉冷 却可采取多种形式和方法.
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高炉安装的铜冷却壁