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高炉炼铁(附彩图)
日期:2020-03-14 20:10  作者:admin  来源:本站

  高炉炼铁(附彩图)_能源/化工_工程科技_专业资料。本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分: 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分: 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附:高炉炉本体主要组成部

  本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分: 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分: 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附:高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档: 工艺设备相见文库文档: 一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示: 二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中 还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直 接还原法、熔融还原法等,其原 理是矿石在特定的气氛中(还原 物质 CO、H2、C;适宜温度等) 通过物化反应获取还原后的生 铁。 生铁除了少部分用于铸造外, 绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要 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。 炼铁工艺是是将含铁原料 (烧结矿、 球团矿或铁矿) 燃料 、 (焦 炭、煤粉等)及其它辅助原料(石灰石、白云石、锰矿等)按一定比 例自高炉炉顶装入高炉, 并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉 内鼓入热风助焦炭燃烧(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助 燃料) ,在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳 和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降,在炉料下降 和上升的煤气相遇,先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生 铁,铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣,炉底铁水 间断地放出装入铁水罐,送往炼钢厂。同时产生高炉煤气,炉渣两种 副产品,高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生 成,自渣口排出后,经水淬处理后全部作为水泥生产原料;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。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 高护炼铁设备组成有:①高炉本体;②供料设备;③送风设备; ④喷吹设备;⑤煤气处理设备;⑥渣铁处理设备。 通常,辅助系统的建设投资是高炉本体的 4~5 倍。生产中,各个 系统互相配合、 互相制约, 形成一个连续的、 大规模的高温生产过程。 高炉开炉之后,整个系统必须日以继夜地连续生产,除了计划检修和 特殊事故暂时休风外,一般要到一代寿命终了时才停炉。 高炉炼铁系统(炉体系统、渣处理系统、上料系统、除尘系统、 送风系统)主要设备简要介绍一下。 1、高炉 、 高炉炉本体较为复杂, 本文在 最后附有专门介绍。 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。 2、高炉除尘器 、 用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。 高炉用除尘器有重力除尘 器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、 布袋除尘器等。粗粒灰尘(>60~90um) ,可用重力除尘器、离心除 尘器及旋风除尘器等除尘;细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘 设备。 3、高炉鼓风机 、 高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气, 而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用 的鼓风机,大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年 来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多,但启动方便, 易于维修,投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气,以 保证燃烧一定的碳;其所需风量的大小不仅与炉容成正比,而且与高 炉强化程度有关、一般按单位炉容 2.1~2.5m3/min 的风量配备。但 实际上不少的高炉考虑到生产的发展, 配备的风机能力都大于这一比 例 4、高炉热风炉 、 热风炉是为高炉加热鼓风的设备,是现代高炉不可缺少的重要组 成部分。现代热风炉是一种蓄热式换热器。目前风温水平为 1000℃ ~1200 ℃ , 高的为 1250 ℃~1350 ℃ , 最高可达 1450 ℃~1550 ℃。 提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热 煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生 产实践表明,采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风 炉寿命是提高风温的有效途径。 5、铁水罐车 、 铁水罐车用于运送铁水, 实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或 放置在混铁炉下,用于高炉或混铁炉等出铁。 四、高炉炼铁用的原料 高炉炼铁用的原料 炼铁 高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料(焦炭)和熔剂(石灰 石)三部分组成。 通常, 冶炼 1 吨生铁需要 1.5-2.0 吨铁矿石, 0.4-0.6 吨焦炭, 0.2-0.4 吨熔剂,总计需要 2-3 吨原料。为了保证高炉生产的连续性,要求有 足够数量的原料供应。 因此,无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。 生铁的冶炼虽原理相同,但由于方法不同、冶炼设备不同,所以 工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。 高炉生产是连续进行的。一代高炉(从开炉到大修停炉为一代) 能连续生产几年到十几年。生产时,从炉顶(一般炉顶是由料种与料 斗组成,现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶)不断地装入铁矿石、 焦炭、熔剂,从高炉下部的风口吹进热风(1000~1300 摄氏度) ,喷 入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石,主要是铁和氧的化 合物。在高温下,焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将 铁矿石中的氧夺取出来,得到铁,这个过程叫做还原。铁矿石通过还 原反应炼出生铁,铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹 物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣, 从出铁口和出 渣口分别排出。煤气从炉顶导出,经除尘后,作为工业用煤气。现代 化高炉还可以利用炉顶的高压,用导出的部分煤气发电。 生铁是高炉产品(指高炉冶炼生铁) ,而高炉的产品不只是生铁, 还有锰铁等,属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的 计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。 高炉炼铁的特点:规模大,不论是世界其它国家还是中国,高炉的容 积在不断扩大, 如我国宝钢高炉是 4063 立方米, 日产生铁超过 10000 吨,炉渣 4000 多吨,日耗焦 4000 多吨。 目前国内单一性生铁厂家,高炉容积也以达到 500 左右立方米, 但多数仍维持在 100-300 立方米之间,甚至仍存在 100 立方米以下的 高耗能高污染的小高炉,其产品质量参差不齐,公布分散,不具有期 规模性,更不能与国际上的钢铁厂相比。 附:高炉炉本体的主要组成部分 高炉炉本体的主要组成部分 炉本体 高炉炉壳: 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: 呈圆筒形。 炉喉既是炉料的加入口, 炉喉 高炉本体的最上部分, 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 炉腰 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 炉腹 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。 炉缸 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 炉底 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: 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、 炉衬 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 炉喉护板 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。 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:外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷 却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。 高炉灰 也叫炉尘,系高炉煤气带出的炉料粉末。其数量除了与高炉冶炼 强度、炉顶压力有关外,还与炉料的性质有很大关系。炉料粉末多, 带出的炉尘量就大。目前,每炼一吨铁约有 10~100kg 的高炉灰。 高炉灰通常含铁 40%左右,并含有较多的碳和碱性氧化物;其主要 成分是焦末和矿粉。烧结料中加入部分高炉灰,可节约熔剂和降低燃 料消耗。 高炉基本操作制度 1、炉前操作的任务 ①、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具,按规定 的时间分别打开渣、铁口,放出渣、铁,并经渣铁沟分别流人渣、铁 罐内,渣铁出完后封堵渣、铁口,以保证高炉生产的连续进行。 ②、完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作。 ③、制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟。 ④、更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣 出铁相关的工作。 2、高炉炉况稳定顺行:一般是指炉内的炉料下降与煤气流上升 均匀,炉温稳定充沛,生铁合格,高产低耗。 3、操作制度:根据高炉具体条件(如高炉炉型、设备水平、原料 条件、生产计划及品种指标要求)制定的高炉操作准则。ag娱乐app平台下载 4、高炉基本操作制度:装料制度、送风制度、炉缸热制度和造 渣制度。

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