炼铁工艺设计原则

1•炼铁工艺设计原则：先进性经济性可靠性；

2•有效容积利用系数n v （t/m3 • d）:每立方米高炉有效容积每天生产的合格生铁量。

3•焦比K （Kg/t铁）：冶炼每吨合格生铁所消耗的焦碳量，一般焦比400~600Kg/t，大炉取小值，小炉取大值。

4•冶炼强度I （t/m3 • d）:每立方米高炉有效容积每天燃烧的燃料量

一、车间规模的确定：

由全厂金属平衡决定，并考虑与原燃料资源条件相适应

1、高炉座数的确定：金属平衡和煤气平衡（一般以2~4座为宜）太少：检修时影响全厂铁

水和煤气供应

太多：运输紧张，生产率低

2、、高炉有效容积（Vu ）的确定：

钟式高炉：大钟开启时大钟下沿距铁水中心线这段距离所对应的容积

无钟高炉：溜槽垂直位置下沿距铁水中心线这段距离所对应的容积

3、平面布置应遵循的原则：安全，方便

只有一个出铁场，中、小高炉：一列式、并列式

多铁口的大、中型高炉：岛式、半岛式

二、高炉本体设计

1、高炉炉型五段式炉型：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。适应了高炉内炉料流和煤气流的运动规律。

2、炉缸、炉底工作环境：高温、渣铁化学侵蚀、气一固一液一粉多相冲击。高炉长寿的关键

3、炉底、炉缸作用：储存渣铁、保证燃烧空间

4、死铁层作用：减少铁水环流速度（隔绝铁水流动对炉底的冲刷侵蚀）、（其相对固定

的热容）有利于炉底温度的均匀稳定

5、矮胖型的优点：

a：有利于改善料柱的透气性，稳定炉料和煤气流的合理分布，并减轻炉料和煤气流对炉身和炉胶的冲刷。

b:炉缸容积较大，死铁层较深，可减少渣铁环流对炉底炉缸砖衬的冲刷。

c：风口数目增加有利于高沪的强化冶炼。

6、炉衬是由耐火砖、耐火材料组成的衬里高炉炉衬的作用：

减少高炉的热损失；构成高炉的工作空间；保护炉壳和其它金属结构免受热应力

和化学侵蚀；

炉衬材质：

1、陶瓷质耐材（主要由AI203组成）

特点：此类耐材具有耐磨，抗渣铁浸蚀能力强，但耐急冷急热性（热震）差，易剥落

的特点。

2、C质耐材：抗热震能力强，导热性高，抗渣铁能力强，但易氧化的特点，所以风口附近不能用。

高炉内衬设计：

1、炉底、炉缸的工作环境及破损原因：a：热应力破损和铁的渗透； b :高温渣铁环流破损；c：碱金属，重金属的沉积；d：操作和原料成分的波动

在以上破坏机理中，热应力破损和铁的渗透是最主要的破坏方式

考虑主要的破坏机理，设计时考虑：

a加快热传递，降低温差△ t （美国“ VCAR ”为代表的热压小C砖结构）

b•降低铁水渗透侵蚀（法国“ SAVOIC ”为代表的陶瓷杯结构）

2炉腹、炉腰及炉身中下部：

1、破损机理：

i）下降炉料及上升高温、高压煤气的磨损，这里的磨损相当严重，特别是炉腹部位

ii）初渣的侵蚀，初渣含大量FeO, MnO等，流动性好，易与砖中Si02反应而侵蚀耐材iii）碱金属和锌蒸汽造成的碳素沉积和化学反应。

3炉身上部与炉喉：

破损机理：

a•机械力破损（最主要的原因）包括固体炉料的撞击与磨损；气流的冲刷等。

b.炉喉部位，还有装料时温度的剧变。

三、高炉冷却设计

1、冷却目的：a保护耐材，维护合理炉型；b确保形成稳定渣皮；c保护钢结构（炉壳、支撑结构等）

2、冷却介质（热容量大，导热能力好，价廉，易获得）：主要用水，和电、风、汽化等。

3、冷却设备：

a光面冷却壁：冷却强度大、冷却均匀。多用于炉底，炉缸部位

b镶砖冷却壁：特点：耐磨、耐冲刷，易结渣皮代替炉衬的工作。多用于炉腹、炉腰以及炉身中下部

c带凸台的镶砖冷却壁：除具有一般镶砖冷却壁的优点以外，还起到了对上部砖衬的支托作用使用冷却壁的优点：

炉壳开孔少，密封性和强度好，冷却均匀，炉衬内壁光滑，下料阻力小。

冷却板特点（插入式）：（适合于厚炉衬）

冷却强度大（铜），可维持较厚的砖衬，由于插入砖衬中，故和砖的接触面较大，冷却效果较好，同时也能支承砌体。

但冷却不均匀，炉衬侵蚀后凸凹不平，影响炉料下降，炉壳开孔多，密封性差。

、4、炉底冷却：：多采水冷炉底

5、风口冷却：风口装置前端由大、中、小三个水套组成。对风口的冷却就是指对这三个套主要是小套的冷却。

损坏原因主要是铁水的熔损和炉料（焦炭、煤粉）的磨损。

延长风口寿命的措施有：

1）提高水速、水压（提高冷却强度）

2）改进材质、结构（即要考虑导热好，如用纯度高的Cu，又要考虑耐磨，可喷涂耐磨涂料）

3）改进水质（如用纯水闭路循环）

4）改进喷枪结构（减少磨损）

6、高炉钢结构与基础

支撑结构设计的原则：承重部位不受热，受热部位不承重。同时还要考虑到炉前工作空间的大小。

四、高炉车间原料系统

1、混料目的：（采取平铺直取法）以稳定入炉成分

2、高炉上料方式：

皮带上料比料车上料的优点：

①连续上料能力大，满足大高炉供料要求；

②改善了炉顶受力状态，使之不受钢绳水平力；

③皮带上料料流均匀；

④设备维修简单，寿命长；

⑤矿槽远离高炉，有利于高炉炉前布置

一般推荐＜1500m3的高炉多采用料车上料

3、布料：将炉料合理的分布入炉喉，要求在半径方向合理分布，在圆周方向上尽量均匀（偏析现象）

4、炉顶裝料装置的发展：单钟式、双钟式、钟阀式及三钟四钟式、无钟炉顶

5、无钟炉顶（相对钟式炉顶）的特点：

1、以溜槽代钟布料，布料方式灵活，布料合理。

2、以阀代钟密封（以小面积代替大面积密封）密封效果好。

3、造价低，资金回收快（约2年），维修量少，工作可靠，实际生产日期长。

五、高炉送风系统

1、热风炉的工作式间歇式的，燃烧-储存-高炉

2、热风炉分类：

内燃式：燃烧室和蓄热室在一个外壳内一考贝式、改造型（霍戈文式）

外燃式：将燃烧室独立出来-科泊式、地得式、马琴式、新日铁式

顶燃式：燃烧室在蓄热式的顶部

3、燃烧室的形状（利于气流分布并结构稳定）：圆形、眼睛形、复合型

4、内燃式特点：

a悬链式拱顶

b拱顶与大墙分离

c大量采用相互独立的砌体结构，留有膨胀缝避免了由于温度不同使砌体产生的的内

应力而造成砌体破坏（隔墙）

d大量采用组合砖以提高砌体的稳定性和整体性。（拱顶）

e在隔墙下部两层砖之间夹一块钢板和耐材填料，降低△ t,防止短路。

f从矩形陶瓷燃烧器代替金属套筒燃烧器，改善燃烧。

5、外燃式热风炉特点：

①结构稳定（两室分开，且有波纹管相连可以单独胀缩）

②燃烧室及拱顶结构形式有利于烟气分布，T风高。

③占地多，投资多。

6、顶燃式热风炉特点：

①蓄热室面积大，气流分布均匀，可获得高风温

②消除了内燃式热风炉隔墙开裂的问题

③燃烧器装在拱顶，整个结构简练合理，投资少

六、高炉煤气系统

1、喷煤对高炉的影响主要有三个：①炉缸煤气量增加；②料柱阻损增加；③T理降低

由此看出，喷煤会使AP上升，透气性变坏，T理下降

2、富氧对高炉的影响：①炉缸煤气量减少；②料柱阻损降低；③T理增高

3、回收利用的方法：烧热风炉、锅炉、加热炉等；余压发电；富化还原气。

净化方法：湿法除尘：喷水雾化；干法除尘：过滤。干法除尘是今后除尘设备的发展方向

4、湿法除尘：重力除尘器（粗除尘）、炉顶余压发电设备一TRT余压发电