高爐煉鐵生產(chǎn)主要工藝設(shè)備介紹

1、高爐煉鐵生產(chǎn)主要工藝設(shè)備介紹高爐煉鐵生產(chǎn)主要工藝設(shè)備介紹[導(dǎo)讀]:高爐煉鐵生產(chǎn)是冶金(鋼鐵)工業(yè)最主要的環(huán)節(jié)。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。高爐生產(chǎn)是連續(xù)進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾

2、年。本專題將詳細介紹高爐煉鐵生產(chǎn)的工藝流程，主要工藝設(shè)備的工作原理以及控制要求等信息。由于時間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現(xiàn)遺漏或錯誤的地方，歡迎大家補充指正。高爐冶煉工藝流程簡圖：[高爐設(shè)備高爐設(shè)備]高爐高爐圖片：橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大，勞動生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點，故這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵

3、總產(chǎn)量的絕大部分。高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦爐、鍋20世紀50年代，我國高

4、爐主要采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。這種熱風(fēng)爐存在著諸多技術(shù)缺陷，且隨著風(fēng)溫的提高而暴露得更加明顯。為克服傳統(tǒng)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的技術(shù)缺陷，20世紀60年代，外燃式熱風(fēng)爐應(yīng)運而生。該設(shè)備將燃燒室與蓄熱室分開，顯著地提高了風(fēng)溫，延長了熱風(fēng)爐壽命。20世紀70年代，荷蘭霍戈文公司（現(xiàn)達涅利公司）對傳統(tǒng)的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐進行優(yōu)化和改進，開發(fā)了改造型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，在歐美等地區(qū)得到應(yīng)用并獲得成功。與此同時，我國煉鐵工作者開發(fā)成功了頂燃式熱風(fēng)爐，并于上世紀70年代

5、末在首鋼2號高爐（1327立方米）上成功應(yīng)用。自上世紀90年代KALUGIN頂燃式熱風(fēng)爐（小拱頂）投入運行，迄今為止在世界上已有80多座KALUGIN（卡魯金）頂燃式熱風(fēng)爐投入使用。截至目前，頂燃式熱風(fēng)爐由于具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、氣流分布均勻、布置緊湊、占地面積小、投資省、熱效率高、壽命長等優(yōu)勢，已在國內(nèi)幾十座高爐上應(yīng)用。首鋼第5代頂燃式熱風(fēng)爐自投產(chǎn)以來，已正常工作22年3個月，曾取得月平均風(fēng)溫≥1200℃的業(yè)績。生產(chǎn)實踐證實，頂燃式熱風(fēng)爐

6、是一種長壽型的熱風(fēng)爐，完全可以滿足兩代高爐爐齡壽命的要求。然而，由于國內(nèi)有的企業(yè)高爐煤氣含水量高、煤氣質(zhì)量差，致使頂燃式熱風(fēng)爐燃燒口出現(xiàn)過早破損；而且采用的大功率短焰燃燒器在適應(yīng)助燃空氣高溫預(yù)熱（助燃空氣預(yù)熱溫度≥600℃）方面還存在一些技術(shù)難題。因此，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)進行了技術(shù)改造，Cus（康力斯）高風(fēng)溫內(nèi)燃式熱風(fēng)爐也因此得到應(yīng)用。合理的熱風(fēng)爐配置保持高爐穩(wěn)定根據(jù)實踐，現(xiàn)代大型高爐配置3～4座熱風(fēng)爐比較合理。大型高爐如果配置4座熱風(fēng)爐，可

7、以實現(xiàn)交錯并聯(lián)送風(fēng)，能提高風(fēng)溫20℃～40℃，在爐役的中后期，還可以在1座熱風(fēng)爐檢修的情況下，采用另外3座熱風(fēng)爐工作，使高爐生產(chǎn)不會出現(xiàn)過大的波動。目前，國內(nèi)外許多大型高爐都配套建設(shè)了4座熱風(fēng)爐，但采用3座熱風(fēng)爐可以大幅度降低建設(shè)投資，減少占地面積，也同樣具有非常大的吸引力。隨著設(shè)計和安裝大直徑熱風(fēng)爐條件的改進，熱風(fēng)爐設(shè)計的日趨合理，熱風(fēng)爐使用的耐火材料質(zhì)量也得到提高，設(shè)備更經(jīng)久耐用，控制系統(tǒng)也日益成熟可靠，形成了多種多樣的熱風(fēng)爐高風(fēng)溫

8、和長壽技術(shù)，使得熱風(fēng)爐操作可以更加平穩(wěn)可靠，從而保證了高爐穩(wěn)定操作。以此為基礎(chǔ)，現(xiàn)代熱風(fēng)爐的發(fā)展方向轉(zhuǎn)變?yōu)闇p少熱風(fēng)爐座數(shù)、延長熱風(fēng)爐壽命、強化燃燒能力、縮短送風(fēng)時間、減少蓄熱面積、回收廢氣熱量、提高總熱效率上。另外，盡量縮短送風(fēng)時間的操作方式也得到重視，基于新設(shè)計理念和完備的技術(shù)支撐，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)將熱風(fēng)爐數(shù)量由4座減少為3座，熱風(fēng)爐的操作模式改為“兩燒一送”，風(fēng)溫的調(diào)節(jié)控制依靠混風(fēng)實現(xiàn)，也同樣達到了高風(fēng)溫的效果。提高加熱爐傳熱效率和壽命

9、是可靠保證現(xiàn)代高爐多采用蓄熱式熱風(fēng)爐，其工作原理是先燃燒煤氣，用產(chǎn)生的煙氣加熱蓄熱室的格子磚，再將冷風(fēng)通過熾熱的格子磚進行加熱，然后將熱風(fēng)爐輪流交替地進行燃燒和送風(fēng)，使高爐連續(xù)獲得高溫?zé)犸L(fēng)。因此，提高熱風(fēng)爐傳熱效率對提高風(fēng)溫有著重要意義。而增加格子磚的加熱面積是提高傳熱能力的重要技術(shù)措施。近年來，隨著熱風(fēng)爐操作制度的改進，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)在應(yīng)用高效格子磚方面進行了嘗試，通過對格子磚結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，縮小格子磚孔徑，加大其加熱面積，從而提高了格子

10、磚的傳熱效率和熱工性能。熱風(fēng)爐耐火材料內(nèi)襯在高溫、高壓環(huán)境下的工作條件十分惡劣。為了使熱風(fēng)爐滿足高風(fēng)溫的要求，延長其使用壽命，對熱風(fēng)爐耐火材料的質(zhì)量以及砌體的設(shè)計都有很嚴格的要求。如何根據(jù)熱風(fēng)爐各部位的工作溫度、結(jié)構(gòu)特點、受力情況及化學(xué)侵蝕的特點，選用不同性能的耐火材料，是鋼鐵企業(yè)關(guān)注的重點。此外，加強熱風(fēng)爐熱風(fēng)管系的受力分析與計算，對熱風(fēng)管路進行優(yōu)化設(shè)計，也是提高風(fēng)溫的重要措施。對承受高風(fēng)溫、高壓管道的波紋補償器以及管道支架的設(shè)置應(yīng)進