竖炉 高炉
高炉炉型选择以及炉容计算
原始数据：高炉有效容积： 高炉年工作日： 高炉利用系数： 设计内容：1. 高炉炉型的选择；2. 高炉内型尺寸的计算 口）；3. 高炉耐火材料的选用；4. 高炉冷却方式和冷却器的确定；5. 高炉炉壳厚度的确定。
高炉本体包括高炉基础、炉衬、冷却装置、以及高炉炉型设计计算等。
高炉 的大小以高炉有效容积（^ ）表示，本设计高炉有效容积为 3600 |，按我国规 定，属于大型高炉；高炉炉衬用耐火材料，是由陶瓷质和砖质耐火材料构成的综 合结构；有些高炉也采用高纯度的刚玉砖和碳化硅砖；高炉冷却设备器件 结构也在不断更新，软水冷却、纯水冷却都得到了广泛的应用。
1. 高炉炉型选择高炉是竖炉。
高炉内部工作剖面的 形状称为高炉炉型或称高炉内型。
高炉冶炼的实质是上升的煤气流和 下降的炉料之间所进行的传热传质过 程，因此必须提供燃料燃烧的空间，提 供高温煤气流与炉料进行传热传质的空 间。
炉型要适合原料的条件，保证冶炼 过程的顺行。
近代高炉炉型为圆断面五 段式,是两头小中间大的准圆筒形。
高炉 内型如图1。
1.1高炉有效高度（"J炉腰直径（D ）与有效高度（ 之比值- “矮胖”的一个重要指标，在我国大型 高炉Hu/D =2.5 — 3.1，随着有效容积的 增加，这一比值在逐渐降低。
在该设计 中， 1.2炉缸高炉炉型下部圆筒部分为炉缸，炉 缸的上、中、下部位分别装有风口、渣 口、铁口。
炉缸下部容积盛液态渣铁，3600】“高炉本体设计Vu=3600 1355天j儿）是表示高炉“细长”或2.23。
图1高炉内型（包括风口、铁口、渣口数量，大型高炉一般不设渣 ]|AA■t P□h「dv灿 口 中尤•线1 k■/死铁山占f上部空间为风口燃烧带。
铁口位于炉缸下水平面，铁口数目依炉容或产量而定，对于 3000『以1〔的 高炉，设置3—4个铁口，以每个铁口日出铁量 1500— 3000t 设置铁口数目。
在 该设计中，设置4个铁口。
我国古代几种冶炼技术的浅释
我国古代几种冶炼技术的浅释高中教材对我国冶铁技术的发展作了部分记述：①春秋战国时期，发明了铸铁柔化处理技术，是世界冶铁史的一大成就，比欧洲早两千多年；②西汉时，有了高炉炼铁和炒钢技术，煤成为冶铁的燃料，人们还发明了淬火技术；③东汉时，低温炼钢技术发明并得到推广。
④魏晋南北朝时期，百炼钢技术已相当成熟，又发明了把生铁和熟铁合炼成钢的灌钢法。
大多数同学们对这几个冶炼方面的专有名词不甚了解，致使理解记忆出现困难。
现在我就以上几种技术做点简单的解释，希望对同学们学习本专题有所帮助。
1、铸铁柔化技术：早期的铸铁是白口铁，质地脆而硬，容易折断，不耐用。
战国时期人们已经掌握了铸铁柔化技术。
它分为两种工艺：一种是在氧化气氛下对白口铸铁件进行退火脱碳处理，使之成为白心可锻铸铁；另一种是在中性或弱氧化气氛下，对白口铸铁件进行长时间高温退火处理，使之成为黑心可锻铸铁。
铸铁柔化处理技术的发明，有着非常重要的意义，通过它得到的可锻铸铁，既有较高的硬度，又有较好的韧性，这使生铁广泛用作生产工具成为可能。
2、高炉炼铁技术：也叫竖炉炼铁技术，竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法，从上边装料，下部鼓风，形成炉料下降，和煤气上升的相对运动。
燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料。
其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。
这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用。
下层的炉料被逐渐还原以至溶化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，炉料被预热而能达到更高的温度。
中国是世界最早使用竖炉炼铁的国家。
春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了，开始一般采用木炭用原料。
汉代可能使用煤炭作治铁燃料，然而用煤冶炼缺点很多，容易堵塞炉硝，并把煤中硫、磷等杂质带入铁中。
16世纪时我国发明了炼焦技术，焦炭炼铁不仅解决了燃料问题，而且焦炭质地坚硬，可以承受较大的压力，使炉子能够加高、增大，产量大幅度增长。
焦炭又是多孔的，有利于炼铁过程中化学反应进行，所以是极为理想的燃料和还原剂，自那时起一直使用至今。
高炉炼铁工艺介绍
斜桥卷扬
斜桥卷扬是向 炉顶输送原燃 料的设备。由 交流变频电动 卷扬机、指令 控制器、斜料 料车组成。左 右两台料车， 将矿槽下配好 矿集中称量后 装入料车，按 高炉指令；准 确、平稳，不 间断地送入炉 顶料罐。
斜桥上料
高炉本体
高炉炉体，巍然屹立，如钢铁巨人。炉 口由密封的双料罐和流槽将炉料布入炉喉， 下部风口鼓入一千多度的富氧风和煤粉进行 燃烧，使炉料在高温高压中进行一系列热化 学变化，最后还原出生铁，分离的渣铁从铁 口定期排出。炉顶高压高温煤气经上升管、 下降管送去除尘系统处理。
高炉出铁
铁水流入铁水罐，火花飞溅。铁水罐由火车牵引送到炼钢厂炼钢。
高 炉 炼 铁 概 论
高炉炼铁工艺
高炉炼铁是以烧结、球团为原料，焦碳，煤 粉为燃料，配加溶剂，鼓入热风熔炼出铁水的工 艺。高炉是逆反应式竖炉，下降的炉料和上升的 煤气流进行传热，传质和动力的传递，使炉料熔 化、还原，进尔渣铁分离。高炉是电气化、连续 化、机械化和自动化程度非常高的大型装备。也 是钢铁企业核心装备。高炉有十大系统：上料系 统、炉体系统、渣铁处理系统、热风系统、喷煤 系统、煤气处理系统、冷却系统、余压发电系统、 除尘系统、控制系统。
高炉炼带运输来 的原料，及焦炭与 溶剂进行储存、筛 分、称量，并按高 炉设计的料批料制 进行配料。包括料 仓、震动给料器、 矿焦筛、称量漏斗 和皮带。矿焦由皮 带输送到槽下料坑 的称量矿斗。有自 动给料称量及自动 重量补偿等功能。
原料筛分
高炉炉体
高炉风口
通过高炉风口，鼓入富氧热风和喷吹煤粉，在炉内燃烧。
炉前出铁场
炉前出铁场是 对高炉定期排 放渣铁，并进 行分离的场所， 有开铁口机、 堵铁口泥炮、 铁沟和渣铁分 离的撇渣器。 使喷射的高温 渣铁溶液分离 后静静的流向 铁水包和渣沟。
炼铁竖炉——精选推荐
炼铁竖炉（⾼炉）中国是世界最早使⽤竖炉炼铁的国家。
我国古代冶炼⽣铁主要使⽤竖炉，炼铁竖炉是从炼铜竖炉发展起来的。
春秋末年已经使⽤竖炉冶铸⽣铁了，从战国到西汉随着铁器需要量的⼤幅度增加，炼铁竖炉建造得越来越⼤。
竖炉炼铁是⼀种经济⽽有效的炼铁⽅法。
从上边装料，下部⿎风，形成炉料下降，和煤⽓上升的相对运动。
燃烧产⽣的⾼温煤⽓穿过料层上升把热量传给炉料。
其中所含⼀氧化碳同时对氧化铁起还原作⽤。
这样燃烧的热能和化学能同时得到⽐较充分的利⽤。
下层的炉料被逐渐还原以⾄溶化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，炉料被预热⽽能达到更⾼的温度。
河南巩县铁⽣沟发现的6座西汉时的竖炉，表明了当时炼铁的状况。
这些炼铁炉呈圆形。
炉缸直径从0.8－1.8⽶不等。
徐州利国驿东汉炼铁竖炉是椭圆形的。
炉缸长轴2.5⽶，短轴1.4⽶。
河南郑州市古荥镇西汉中晚期冶铁遗址发现的炼铁竖炉缸长轴约4⽶，短轴约2.8⽶。
有关专家估算这样的竖炉炉⾼5－6⽶，有效容积为50平⽅⽶，推测炉的两侧各有2个风⼝，设⿎风器4具。
每⽣产1吨⽣铁，约需铁矿⽯2吨，⽯灰⽯130公⽄，⽊炭7吨，出渣600公⽄，⽇产量500公⽄。
直到14世纪初，竖炉技术才在欧洲得到应⽤，开始炼⽣铁。
15世纪时，由于铸造⽕炮的需要，较快地发展了⽣铁⽣产，到16世纪欧洲已普遍采⽤竖炉冶炼。
欧洲在早期竖炉冶炼⽣铁时还不懂得加熔剂，因⽽往往不能获得流动性良好的炉渣，渣中铁的含量也相当⾼。
炉⼦多呈⽅形，⽤⽯块砌成，炉⾝较矮。
到16世纪中叶时，炉缸边长1⽶多，有⼀个⿎风⼝和⼀个流出⼝，每6天产出⽣铁4－5吨。
到17世纪炉⼦明显加⼤增⾼，各项指标都有显著改善。
竖炉炼铁，开始⼀般采⽤⽊炭⽤原料。
根据在汉代冶铸遗址的.考察，发现有⽤煤的痕迹，有⼈推测汉代可能使⽤煤炭作治铁燃料。
约公元4世纪的《⽔经注》⼀书中也记有：“屈茨（新疆库车）⼆百⾥有⼭，夜则⽕光，昼则旦烟，⼈取此⼭⽯炭冶此⼭铁，恒充三⼗六国⽤。
”辩明⽤煤炼铁已传出西北边陲。
竖炉 高炉
22
2516
10.8 11.9 8.2 30.0 3.7 3.5
2.2 18.0 2.6 81o4/25// 84o7/54//
24
2626
11.2 12.2 8.4 30.25 5.2 3.775 2.775 17.0 1.5 82o27/18// 83o57/22// 32
3016
11.8 13.0 9.0 29.2 4.2 3.5
/JPKC2007/hunan/yjsbx/content/skja/z/7.htm（第 5／8 页）2010-11-17 16:23:59
第7章
7.2 炼铁高炉 在钢铁冶炼中，熔炼铁矿石的竖炉一般叫做高炉。它 是生产铁的主要设备（图3-1-1），高炉在钢铁工业 中占有重要地位。 目前高炉生产的铁占世界生铁产量的95％左右，在炼 铁生产中占统治地位。在未来相当长的时期内，高炉 仍将是炼铁生产的主要设备。当前世界上的高炉总数 ＞1000座，其中＞2000m3的高炉数＜200座。 一个大型炼铁厂，除高炉本体外，还配有原料运贮， 鼓风加热，煤气净化，渣铁处理，喷吹燃料等设施。 近年来，为了减少厂内的严重环境污染，还在灰尘多 的扬尘点设置了环保集尘设备。 7.2.1 高炉本体结构 高炉炉型 指通过高炉中心线的剖面轮廓。 近代高炉由炉缸、炉腹、炉腰、护身、炉喉五部分组成。各部分名称及代表符号见图3-1-2。合理的炉型应满足高产、低 耗、长寿的要求。 具有代表7 1.8
81o7/
85o9/
20
1803
9.7 10.5 6.8 27.8 3.4 3.2
2.1 17.2 1.8 82o52/30// 83o51/39// 20
2025
10.0 11.0 7.2 29.0 3.5 3.0
【竖炉详细介绍】
竖炉球团焙烧一、球团矿定义是细磨铁精粉和少量添加剂（生石灰、消石灰、膨润土等）的混合料通过造球机滚动成9-16mm的圆球，再经筛分、干燥、焙烧、固结、冷却而成的具有一定强度和冶金性能的球形含铁原料。
二、作用他不仅是高炉炼铁、直接还原和熔融还原的原料，而且还可供炼钢作为冷却剂使用。
三、球团矿的优点球团矿粒度均匀、强度高、粉末少、气孔率高（达30℅左右）、滚动性好、比同成分的烧结矿软化温度范围窄，有利于改善高炉成渣带透气性，有利于高炉布料和煤气分布均匀合理。
球团矿堆比重大，在同样冶炼强度条件下，可相对延长在炉内的停留时间，加之粒度较小，含FeO低，铁氧化物主要以易还原的Fe2O3 形态存在，因而具有很好的还原性能。
由于球团矿含铁品位高（我厂一般在59左右）、热稳定性能好、化学成分稳定，有利于改善高炉内煤气热能和化学能的利用，促进高炉稳定顺行和降低焦比。
球团矿易于贮存，在一定时期内不易风化破碎。
竖炉为立式炉，生球自竖炉上部炉口装入，在自身重力作用下，通过各加热带及冷却带，达到排料端。
在炉身中部两侧设有燃烧室，产生高温气体喷入炉膛内，对球团进行干燥、预热和焙烧。
在炉内初步冷却球团矿后的一部分热风上升通过导风墙和干燥床，以干燥生球。
四、球团工艺1、配料为了获得化学成分稳定、机械强度高、冶金性能符合高炉冶炼要求的球团矿，并使混合料具有良好的成球性能和生球焙烧性能，必须对各种铁精粉和粘结剂进行精确的配料。
一般球团厂由于使用的原料种类较少，配料工艺较烧结简单(原料主要有铁精粉、膨润土、除尘灰)。
球团混合矿需要经过干燥和润磨：所谓干燥作业，是采用某种方法将热量传递给含水物料。
并将此热量作为潜热而使水分蒸发、分离的操作。
干燥过程中最重要的是使热量最有效地传递给物料。
干燥过程可以分为三个阶段：Ⅰ物料预热阶段；Ⅱ恒速干燥阶段；III 降速干燥阶段。
所谓润磨就是将含一定水分的原料，按接近造球所需水分（即润湿状态下）在特殊的周边排料式的球磨机(即润磨机)中，同时进行磨矿和混碾。
高炉炼铁
现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。
这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。
尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。
高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。
在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。
炼出的铁水从铁口放出。
铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。
产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
简史和近况早期高炉使用木炭或煤作燃料，18世纪改用焦炭，19世纪中叶改冷风为热风(见冶金史)。
20世纪初高炉使用煤气内燃机式和蒸汽涡轮式鼓风机后，高炉炼铁得到迅速发展。
20世纪初美国的大型高炉日产生铁量达450吨，焦比1000公斤／吨生铁左右。
70年代初，日本建成4197米3高炉，日产生铁超过1万吨，燃料比低于500公斤／吨生铁。
中国在清朝末年开始发展现代钢铁工业。
1890年开始筹建汉阳铁厂，1号高炉（248米3,日产铁100吨）于1894年5月投产。
1908年组成包括大冶铁矿和萍乡煤矿的汉冶萍公司。
1980年，中国高炉总容积约8万米3,其中1000米3以上的26座。
1980年全国产铁3802万吨，居世界第四位70年代末全世界2000米3以上高炉已超过120座，其中日本占1/3，中国有四座。
全世界4000米3以上高炉已超过20座，其中日本15座，中国有1座在建设中。
50年代以来，中国钢铁工业发展较快，高炉炼铁技术也有很大发展，主要表现在：①综合采用精料、上下部调剂、高压炉顶、高风温、富氧鼓风、喷吹辅助燃料（煤粉和重油等）等强化冶炼和节约能耗新技术，特别在喷吹煤粉上有独到之处。
【竖炉详细介绍】
竖炉球团焙烧一、球团矿定义是细磨铁精粉和少量添加剂（生石灰、消石灰、膨润土等）的混合料通过造球机滚动成9-16mm的圆球，再经筛分、干燥、焙烧、固结、冷却而成的具有一定强度和冶金性能的球形含铁原料。
二、作用他不仅是高炉炼铁、直接还原和熔融还原的原料，而且还可供炼钢作为冷却剂使用。
三、球团矿的优点球团矿粒度均匀、强度高、粉末少、气孔率高（达30℅左右）、滚动性好、比同成分的烧结矿软化温度范围窄，有利于改善高炉成渣带透气性，有利于高炉布料和煤气分布均匀合理。
球团矿堆比重大，在同样冶炼强度条件下，可相对延长在炉内的停留时间，加之粒度较小，含FeO低，铁氧化物主要以易还原的Fe2O3 形态存在，因而具有很好的还原性能。
由于球团矿含铁品位高（我厂一般在59左右）、热稳定性能好、化学成分稳定，有利于改善高炉内煤气热能和化学能的利用，促进高炉稳定顺行和降低焦比。
球团矿易于贮存，在一定时期内不易风化破碎。
竖炉为立式炉，生球自竖炉上部炉口装入，在自身重力作用下，通过各加热带及冷却带，达到排料端。
在炉身中部两侧设有燃烧室，产生高温气体喷入炉膛内，对球团进行干燥、预热和焙烧。
在炉内初步冷却球团矿后的一部分热风上升通过导风墙和干燥床，以干燥生球。
四、球团工艺1、配料为了获得化学成分稳定、机械强度高、冶金性能符合高炉冶炼要求的球团矿，并使混合料具有良好的成球性能和生球焙烧性能，必须对各种铁精粉和粘结剂进行精确的配料。
一般球团厂由于使用的原料种类较少，配料工艺较烧结简单(原料主要有铁精粉、膨润土、除尘灰)。
球团混合矿需要经过干燥和润磨：所谓干燥作业，是采用某种方法将热量传递给含水物料。
并将此热量作为潜热而使水分蒸发、分离的操作。
干燥过程中最重要的是使热量最有效地传递给物料。
干燥过程可以分为三个阶段：Ⅰ物料预热阶段；Ⅱ恒速干燥阶段；III 降速干燥阶段。
所谓润磨就是将含一定水分的原料，按接近造球所需水分（即润湿状态下）在特殊的周边排料式的球磨机(即润磨机)中，同时进行磨矿和混碾。
高炉设计的基础概念
高炉设计的基础概念(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--文献综述高炉炉型概述高炉炉型的发展高炉是一种竖炉型的冶炼炉，它由炉体内耐火材料砌成的工作空间、炉体设备、炉体冷却设备、炉体钢结构等组成。
高炉生产实践表明：合理的炉体结构，对高炉一代炉龄的高产、优质、低耗和长寿起到保证作用，由此可以看出高炉的炉型应该有炉型和炉龄两个方面阐述。
近代高炉，由于鼓风机能力进一步提高，原料燃料处理更加精细，高炉炉型向着“大型横向”发展。
对于炉型而言，从20世纪60年代开始，高炉逐步大型化，大型高炉的容积由当时的1000～1500m3逐步发展到现在的4000～5500m3。
随着炉容的扩大，炉型的变化出现以下特征：高炉的H/D即高径比缩U小，大型高炉的比值已降到，1000m3级高炉降到，300m3级高炉也降到左右。
和大小同步的还有高炉矮胖炉型发展，矮胖高炉的特征是炉子下部容积扩大，在适当的配合条件下利于增加产量，提高利用系数.但如矮胖得过分，易导致上部煤气利用差，使燃料比升高.此外，从全国节能要求出发，在高炉建设和炼铁生产经营管理中，应既抓产量，又抓消耗、质量和寿命的优秀实例进行总结推广，提倡全面贯彻“高产、优质、低耗、长寿，”八字方针。
与盛高炉型相比，矮胖炉型的主要优点是：与炉料性能相适应，料柱阻力减小；风口增多，利于接受风量;高护更易顺行稳定。
这些优点，给高炉带来了多产生铁，改进生铁质量，降低燃料消耗和延长寿命的综合效果。
通过研究发现,当今用于炼铁的高炉炉喉直径均偏小，其炉喉直径与炉缸直径的比值均小于。
通过研究发现，炉喉直径偏小影响炉身的间接还原效率，致使高炉能耗较高，影响高炉经济效益，因此，为了提高高炉炉身的间接还原效率，改善高炉产生技术指标和进行节能减排，特别推出一种扩大炉喉直径的新炉型高炉。
采用的技术方案是：它包含炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五部分，其中炉缸在炉腹的下面，炉缸上面连接炉腹，炉腹上面连接炉腰，炉腰上面连接炉身，炉身上面连接炉喉；由上述5部分组成的高炉内型，5个部分的横截面均呈圆形，其中炉缸直径用d表示，炉腰直径用D表示，炉喉直径用d表示，炉喉直径d与炉缸直径d之比1在～之间。
生铁冶炼技术
生铁冶炼技术
1、高炉炼铁
高炉是一个逆向反应的竖炉。
高炉炉体包括五个部分：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。
从炉顶装入烧结球团、块矿、焦炭等炉料，炉料在高炉内向下运动。
从风口鼓入热风、富氧空气、喷入煤粉，焦炭燃烧生成还原气体，向上运动，对炉料进行加热和还原。
炉渣和液体铁水从炉缸流出。
目前我国生铁的生产95%以上以高炉炼铁为主。
国内有1400多座高炉，其中大于1000m3d大高炉有420多座。
年，我国高炉生铁产量6、535亿t，占世界总产量的
59、18%。
其他国家的高炉生铁占世界生铁产量的
35、8%。
2、非高炉炼铁
非高炉炼铁技术指高炉炼铁之外的炼铁技术和方法，包括直接还原炼铁、熔融还原炼铁、粒铁法、生铁水泥法和电炉炼铁等。
直接还原技术有：竖炉直接还原技术、链篦机—回转窑直接还原技术等。
熔融还原炼铁技术有COREX、FINX、HI-SMELT、Midex等。
国内宝钢，xx年建成投产了年产能150万t的COREX-C3000，这是我国实现“零”的突破的非高炉炼铁项目。
COREX包
括预还原竖炉、熔融气炉等。
煤和熔剂加入熔融气化炉，铁矿石（或氧化球团）由还原竖炉顶部的装料器加入到炉内，受到煤气加热及还原。
还原竖炉排出的预还原矿石金属化率为95%，被加入熔融气化炉内在下降过程中被熔化还原为铁水。
全文结束》》年，全世界非高炉炼铁产量为0、55亿吨，占当年生铁产量的5、04%。
主要分布在南非、印度、墨西哥、阿联酋等几个国家和地区。
比较分析高炉炼铁与非高炉炼铁技术
比较分析高炉炼铁与非高炉炼铁技术摘要：就目前而言，我国钢铁主要通过高炉进行生产和冶炼，从客观角度理解，这种高炉炼铁的形式还要持续相当长的一段时间。
对比来讲，非高炉炼铁技术实际上比高炉炼铁技术更具优势性和时代性。
在工艺优势方面，非高炉炼铁技术可以促使燃料燃烧完全，使得主焦煤的使用量大幅度降低，从根本意义上减少烧结、球团、焦化等作业工序中产生和排放各种污染物的现象。
整体而言，虽然非高炉炼铁技术优势显著，但由于该技术在我国还处于进步阶段，还具有一系列的问题和不足。
所以，对该技术进行更加深入研究，并比较其与传统炼铁技术的能耗，是本文即将研究和分析的主要内容。
关键词：高炉炼铁技术；非高炉炼铁技术；直接还原技术；熔融还原技术随着钢铁行业的不景气，与之对应的高炉炼铁技术发展呈现出停滞状态。
但在目前，其仍是全世界范围内，进行钢铁生产主要技术内容，这就意味着其利用焦炭生产造成的污染环境问题仍处在不断深化状态。
针对这一问题，相关人员应加大非高炉炼铁技术的研究应用，从而改进我国钢铁行业发展的产业结构。
然而，非高炉炼铁技术的研究成果存在一定局限，因而，相关建设人员应从能耗、技术应用现状以及未来发展角度，对高炉炼铁与非高炉炼铁两种技术进行对比，以找出优化控制的节点，进而提高非高炉炼铁技术的应用研究效率。
1高炉炼铁与非高炉炼铁技术分析比较就目前的市场环境来说，生铁的生产大多是以高炉炼铁的方式存在的，而非高炉炼铁与高炉炼铁不同，其在能耗方面具有一定优势。
具体来说，非高炉炼铁能够大幅度降低焦煤的使用量，这就降低了球团、烧结以及焦化工序等高炉炼铁流程生成的污染物排放量。
非高炉炼铁所需的原燃料条件较高，使其仅作用于生产指标较好的生铁生产企业。
这就意味着非高炉炼铁需要在特定的环境下才能进行组织生产，这是全世界范围内，非高炉炼铁技术始终没有得到普及的原因所在。
但随着市场经济发展进程的不断加快，人们对各行各业发展建设可持续性的要求越来越高，非高炉炼铁技术是实现降低生态环境污染目标的重要组成部分。
炉、高炉、转炉、电炉的区别
炉、高炉、转炉、电炉的区别焦炉coke oven炼焦炉，一种通常由耐火砖和耐火砌块砌成的炉子，用于使煤炭化以生产焦炭。
焦炉气，又称焦炉煤气。
是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。
焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300～350m3（标准状态）。
其主要成分为氢气（55%～60%）和甲烷（23%～27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%～8%）、C2以上不饱和烃（2%～4%）、二氧化碳（1.5%～3%)、氧气(0.3%～0.8%))、氮气(3%～7%)。
其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。
焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米17～19MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。
焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。
焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%～30%。
高炉blast furnace横断面为圆形的炼铁竖炉。
用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。
高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。
由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。
高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。
在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。
炼出的铁水从铁口放出。
铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。
产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。
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：
高炉生产工艺流程
放大
高炉生产工艺，流程简介
高炉炼铁简单的说就是，将铁矿石（烧结矿、球团矿、 块矿）焦炭按比例分层从高炉炉顶装入。从高炉下部风口 处吹入高温鼓风（1100~1200℃）。在高炉炉内进行预热 还原反应，生成渣铁，渣铁从高炉下部铁口流出，在炉外 铁钩内利用渣铁本身比重不同（渣2.0铁7.8）进行分离。 渣进入渣沟，冲水渣或放入干渣坑。铁水通过铁钩摆动流 嘴放入鱼雷罐送往炼钢或铸铁机。高炉本身就是一种竖炉 型逆流式反应器。在炉内堆积成料柱状的炉料，受逆流而 上的高温还原煤气流的作用，不断地被加热、分解、还原、 软化、熔融、滴落，并最终形成渣铁融体而分离。高炉解 剖分析证明，冶炼过程中，炉内料柱基本上是整体下降， 称为层状下降或活塞流。高炉煤气经过除尘进入煤气管网， 完成整个冶炼过程。
65
1
36
7
200
1
120
35.6
65
1
124
7
200
1
378
16.4
1#高炉槽下原料参数及振动筛技术参数
项目
型号
装机数量
品种
处
理
粒度组成㎜
物 料 物料比重t/m3
温度、湿度℃
单机处理量t /h
筛面倾角
双振幅(㎜)
设 备
振动频率 (r/min)
参 分级粒度㎜
数 及
筛面规格（mm）
要 求
电机功率
安装方式
烧结矿 ≤150 ------常温 200 2-4 0-5°可调 1200×800 TZD-41-4C 2×0.75KW 1450 吊挂形式 振动电机 间断性 380V
Hale Waihona Puke 焦炭振动给料机TZG-95-150F 4
竖炉是干什么用的？
竖炉是⼲什么⽤的？
竖炉是⼲什么⽤的？
竖炉简介
⼀种⽤于焙烧冶⾦球团的竖炉，属于冶⾦设备的技术领域。
它包括由炉墙组成的炉膛，设于炉膛下端的锁风卸料装置，炉膛上部的球团料进⼝和设于炉膛内中部的破碎辊，炉墙下部设有供风喷⼝，炉膛内设有与炉膛内外相通的燃料管道，所述燃料管道炉膛内部分设有燃料喷嘴。
它结构简单，燃料直接在炉内燃烧，炉宽⽅向温度均匀，热效率⾼，焙烧带供热⾜，球团产量⾼，质量均匀。
包括由炉墙(1)组成的炉膛，设于炉膛下端的锁风卸料装置(8)，设于炉膛上部的球团料进⼝和设于炉膛内中部的破碎辊(5)，其特征在于：炉墙(1)下部设有供风喷⼝(6)，炉膛外设有与炉膛内相通的燃料管道(3)，所述燃料管道(3)炉膛内部分设有燃料喷嘴(2)。
其产品⽤于冶⾦⾼炉原料，产品为圆形直径⼀般在8-16mm左右。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
/JPKC2007/hunan/yjsbx/content/skja/z/7.htm（第 4／8 页）2010-11-17 16:23:59
第7章
炉基 用混凝土或钢筋混凝土筑成，其上树立钢支座或千斤顶，用于支撑炉底。 炉底 最下面是铸钢或铸铁板，板上依次为石棉板、粘土砖、镁砖。 炉缸 水套壁（或砌镁砖）组成（或称本床）。 炉身 用若干块水套并成，每块水套宽0.8~1.2m，高1.6~5m，用锅炉钢板焊接而成，固定在专门的支架上，风管与水管 也布置在支架上。 加料装置 一般设在炉顶。铜密闭鼓风炉（图3-1-11）采用加料斗加料并起密闭作用，而铅锌密闭鼓风炉则用料钟从上方 加料及密封。 放出熔体装置 熔炼冰铜炉只有一个熔体放出孔（叫咽喉口）。无炉缸的炼铅鼓风炉也只有一个熔体放出孔，铅和渣一 道连续地从鼓风炉内排出来，进入前床进行沉淀分离；而有炉缸的炼铅鼓风炉则有两个放出孔，一个稍上用于连续放 渣，一个位于炉缸底部与虹吸道相联用于放铅。现代大中型铅厂基本上采用无炉缸铅鼓风炉。 7.3.2 鼓风炉操作参数与单位生产率 极限鼓风强度 K 当鼓入炉的风量使料柱稳定性开始破坏，此时每平方米风口区横截面积上每分钟的鼓风量（标准状态），其估算公式如 下：
表3-1-1 国内外有代表性的高炉炉型尺寸/m
高炉容积Vu/
d
D
d1
Hu
h1
H2
h3
h4
h5
α
m3
β
风口数/
个
13
1.3 1.8 1.2 7.7 1.0 1.5
0.7
3.7 0.8 80o32/14// 85o21/48//
4
100
2.7 3.55 2.5 14.0 1.8 2.85 1.5 6.35 1.5 81o31/6// 85o16/25//
/JPKC2007/hunan/yjsbx/content/skja/z/7.htm（第 5／8 页）2010-11-17 16:23:59
84o31/
15
1200
8.08 9.52 5.9 25.5 3.2 3.3
1.8 14.0 2.3 80o2/40//
83o50/
18
1513
8.6 9.6 6.6 28.0 3.2 3.2
1.8 17.3 2.5 81o7/10// 85o2/40//
18
1689
8.8 9.8 6.8 29..0 3.8 3.2
/JPKC2007/hunan/yjsbx/content/skja/z/7.htm（第 1／8 页）2010-11-17 16:23:59
第7章
Gj=KjG ch
（7-1）
式中 Gj——料柱的有效重量，kg；
Gch——料柱实际重量，kg；
Kj——料柱下降的有效重量系数。
第7章
7.2 炼铁高炉 在钢铁冶炼中，熔炼铁矿石的竖炉一般叫做高炉。它 是生产铁的主要设备（图3-1-1），高炉在钢铁工业 中占有重要地位。 目前高炉生产的铁占世界生铁产量的95％左右，在炼 铁生产中占统治地位。在未来相当长的时期内，高炉 仍将是炼铁生产的主要设备。当前世界上的高炉总数 ＞1000座，其中＞2000m3的高炉数＜200座。 一个大型炼铁厂，除高炉本体外，还配有原料运贮， 鼓风加热，煤气净化，渣铁处理，喷吹燃料等设施。 近年来，为了减少厂内的严重环境污染，还在灰尘多 的扬尘点设置了环保集尘设备。 7.2.1 高炉本体结构 高炉炉型 指通过高炉中心线的剖面轮廓。 近代高炉由炉缸、炉腹、炉腰、护身、炉喉五部分组成。各部分名称及代表符号见图3-1-2。合理的炉型应满足高产、低 耗、长寿的要求。 具有代表性的高炉各部尺寸见表3-1-1。
式中 ω1、ω2、ω3——按加料顺序的各料层横截面自由通道的比率，对焦炭、球团等为 0.215；对硫化矿石、石灰石、石英、烧结块、返渣等为0.15；
αw——考虑到确定各料层横截面自由通道比率ω时的误差，以及料块间的磨擦力对极限鼓 风量影响的修正系数，根据实验，可取αω=0.6～0.7；
——单位体积的鼓风量在炉内生成的炉气量（以标准态计），m3· m-3； ρ1、ρ2——各层料块的假密度，kg·m-3； h1、h2——单位体积炉料中各料层的厚度，m； ρ0——炉气密度（以标准态计）, kg·m-3；
22
2516
10.8 11.9 8.2 30.0 3.7 3.5
2.2 18.0 2.6 81o4/25// 84o7/54//
24
2626
11.2 12.2 8.4 30.25 5.2 3.775 2.775 17.0 1.5 82o27/18// 83o57/22// 32
3016
11.8 13.0 9.0 29.2 4.2 3.5
悬料现象 当料柱超过一定高度后有效重量停止增加，料层内形成自然“架顶”。 压力损失 上升气流与下降物料相遇时，气流受到物料的阻碍而产生压力损失——曳力（或称气流对表面之动压力） 即：
△P=K ρgAch
（7-2）
式中 υg——料块间气流速度m·s-1；
K——料层对气流的阻力系数； Ach——料层在垂直于流向线平面上的投影面积，㎡； ρg——气体密度, kg.m-3。
6
250
4.3 5.0 3.5 17.1 2.5 3.0
1.0
9.0 1.6 82o24//
85o14/
10
620
6.1 7.1 5.0 20.8 3.2 3.0
1.8 10.8 2.0 80o32/
84o27/
14
1036
7.4 8.4 5.76 24.65 3.15 3.0
1.8
44.1 2.3 80o52/30//
第7章
4063
13.4 14.6 9.5 32.10 4.9 4.0 3.10 18.10 2.0 81o28/9// 81o58/50//. 36
高炉炉衬 炉壳内砌筑的一层厚345～1150㎜的耐火砖层。炉底砌体长期在1000～1400℃高温条件下承受炉料和渣铁的静 压力、机械冲刷和化学侵蚀。炉缸炉底大多采用碳质耐火材料（全碳质或碳质与高铝砖综合型），厚度有所减薄，炉缸 内壁主要靠形成的保护性渣皮来保护，所以加强冷却十分重要。 炉 冷 却 保护砖衬，形成保护性渣皮以代替炉衬工作，以及保护金属构件。 高炉冷却方式 有水冷、风冷、汽化冷却三种。高炉各部位的工作条件不同其冷却介质、设备及冷却制度都有所不同。 高炉基础 由两部分组成。即埋入地下的基座和地面上与炉底相联的基墩（图3-1-6）。 高炉钢结构 炉壳、支柱、托圈及炉顶框架 7.2.2 高炉技术现状及发展趋势 高炉向大型化和矮胖型发展 ⑴.高炉大型化 高炉容积巳从<100m3发展到＞5500m3。大型高炉的空区大，热储备大，炉料与煤气的热交换充分，还原 反应的热力学和动力学条件优于小高炉，有利于提高生产率、降低成本和减少污染。随着高炉装备水平、精料水平的提 高和炉料分布控制技木的发展，大型高炉的具有高产、优质、低耗的优点。 ⑵.炉型矮胖化 煤气流速低，便于炉料和煤气的相对运行，有利于炉况稳定顺行；且软熔带相对较低，熔渣对炉衬侵蚀 区域相对减少，有利于延长高炉寿命。 高压操作 顶压力高于0.03MPa的称为高压操作。高炉采用高压操作后，使炉内煤气流速降低，从而减小煤气通过料柱的 阻力；施以高压后，如果维持高压前煤气通过料柱的阻力，则可获得增加产量的效果。综合鼓风 采用高风温、富氧鼓 风、喷吹燃料和脱湿鼓风。 技术装备现代化、高炉控制智能化、高炉长寿化 7.3 鼓风炉 鼓风炉是将含金属组分的炉料（矿石、烧结块或团矿）在鼓人空气或富氧空气的情况下进行熔炼，以获得锍或粗金属的 竖式炉。 鼓风炉具有热效率高，单位生产率（床能力）大，金属回收率高，成本低，占地面积小等特点，是火法冶金的重要熔炼 设备之一。 分类 按熔炼过程的性质鼓风炉熔炼可分为还原熔炼、氧化挥发熔炼及造锍熔炼等。 按炉顶结构特点，它可分为敝开式和密闭式两类。 按护壁水套布置方式可分为全水套式、半水套式和喷淋式。 按风口区横截面形状可分为圆形、椭圆形和矩型炉。 按炉子竖截面形状可分为上扩型、直筒型、下扩型和双排风口椅型炉。 7.3.1 鼓风炉结构 鼓风炉由炉基、炉底、炉缸、炉身、炉顶（包括加料装置）、支架、鼓风系统、水冷或汽化冷却系统、放出熔体装置和 前床等部分组成（如图3-1-11）。
△P。 7.1.2 竖炉内料层热交换的特点 竖炉热交换过程是气固两相在逆向流动时进行的，具有如下特点： ⑴.凡引起炉料或炉气水当量（物体温度变化1℃所需之热量：对炉料的水当量Wch=CchGch，对炉气的水当量Wg=CgGg）
变化的因素，才能改变炉内的温度分布； ⑵.增大燃料消耗量时Wg变大，出炉气体温度将提高；
第7章
本章重点 本章难点 主要内容 习题及思考题
7 竖炉
【本章重点】
（1）炉内物料和炉气的运动规律以及热交换特点。 （2）鼓风炉的结构特征和技术参数的选择计算。 （3）炼钢转炉类型、结构特征及及主要参数选择。
返回
【本章难点】
（1）竖炉内的炉料下降过程的各种现象 在讲述竖炉内固体物料作下降运动时，应回顾《冶金设备基础》部分颗粒在上升气流中的自由降落运动规律，以及沉降 终速公式、阻力计算和雷诺数的概念，进一步分析炉内正常操作时炉况，使同学能正确理解“悬料”现象的危害。 （2）极限鼓风强度的计算 极限鼓风强度是一个含有大量信息的鼓风炉操作参数，要选择好这个参数，除了必要的公式计算，对炉子复杂结构的了 解也是非常重要的。因此首先要引导学生去区分根据不同冶炼过程而使用的各类炉子以及其特点，然后对炉子各个部位 的功能加强认识、进行尺寸的选择计算。
使物料下降的力F取决于物料的有效重量Gj和上升气流对物料的曳力，其关系为：
F= Gj－△P
（7-3）
若F＞0，则物料能顺利自由降落； 若F=0，则物料处于平衡状态，将停止自由下降； 若F＜0，则物料将被气流抛出层外，即物料由稳定状态变为不稳定状态。