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    高炉

    浏览次数:264    作者:sxjyyj    发布时间:2017-07-13 10:52:02    字号:        

        

    高炉

    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。

    高炉上料是炼铁高炉系统中最重要的一环,及时、准确的配料、上料是保证高炉产量和产品质量的前提。根据现代化高炉的要求,上料控制系统需要实现自动上料及上料数据的报表打印,体现系统稳定性、先进性和经济实用性,因此从设计的初级阶段到完成应用阶段,需要一直采用先进的控制方案和硬件控制系统,才能最终完成了这一重要的系统。目前国内常用的配料方法有两种,即容积配料法和重量配料法。 容积配料法是利用物料的堆比重,通过给料设备对物料容积进行控制,达到配加料所要求的添加比例的一种方法。此法优点是设备简单,操作方便。其缺点是物料的堆比重受物料水分、成分、粒度等影响。所以,尽管闸门开口大小不变,若上述性质改变时,其给料量往往不同,造成配料误差。 重量配料法是按照物料重量进行配料的一种方法,该法是借助于电子皮带称和定量给料自动调节系统实现自动配料的。

    高炉炉壳内部砌有一层厚345~1150毫米的耐火砖,以减少炉壳散热量,砖中设置冷却设备防止炉壳变形。高炉各部分砖衬损坏机理不同,为了防止局部砖衬先损坏而缩短高炉寿命,必须根据损坏、冷却和高炉操作等因素,选用不同的耐火砖衬。炉缸、炉底传统使用高级和超高级粘土砖。这部分砖是逐渐熔损的,因收缩和砌砖质量不良,过去常引起重大烧穿事故,炉缸、炉底大多用碳素耐火材料,基本上解决了炉底烧穿问题。炉底使用碳砖有三种型式:全部为碳砖;炉底四周和上部为碳砖,下部为粘土砖或高铝砖;炉底四周和下部为碳砖,上部为粘土砖或高铝砖。后两种又称为综合炉底。设计炉底厚度有减薄趋势(由0.5d右减至0.3d左右或炉壳内径的1/4厚度,d为炉缸直径)。碳砖的缺点是易受空气、二氧化碳、水蒸气和碱金属侵蚀。炉腰特别是炉身下部砖衬,由于磨损、热应力、化学侵蚀等,容易损坏。采用冷却壁的高炉,投产两年左右,炉身下部砖衬往往全被侵蚀。炉身上部和炉喉砖衬要求具有抗磨性和热稳定性的材料,以粘土砖为宜。炉腹砖衬被侵蚀后靠"渣皮"维持生产。近几年应用喷补技术修补砖衬已相当普遍。喷补高铝质耐火材料(含Al2O340~60%),寿命为砌衬的3/4。

    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。

    高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉,并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣,聚集在炉缸中,定期从铁口、渣口放出。

    鼓风机送出的冷空气在热风炉加热到800~1350℃以后,经风口连续而稳定地进入炉缸,热风使风口前的焦炭燃烧,产生2000℃以上的炽热还原性煤气。上升的高温煤气流加热铁矿石和熔剂,使成为液态;并使铁矿石完成一系列物理化学变化,煤气流则逐渐冷却。下降料柱与上升煤气流之间进行剧烈的传热、传质和传动量的过程。

    下降炉料中的毛细水分当受热到100~200℃即蒸发,褐铁矿和某些脉石中的结晶水要到500~800℃才分解蒸发。主要的熔剂石灰石和白云石,以及其他碳酸盐和硫酸盐,也在炉中受热分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解温度分别为900~1000℃和740~900℃。铁矿石在高炉中于 400℃或稍低温度下开始还原。部分氧化铁是在下部高温区先熔于炉渣,然后再从渣中还原出铁。

    焦炭在高炉中不熔化,只是到风口前才燃烧气化,少部分焦炭在还原氧化物时气化成CO。而矿石在部分还原并升温到1000~1100℃时就开始软化;到1350~1400℃时完全熔化;超过1400℃就滴落。焦炭和矿石在下降过程中,一直保持交替分层的结构。由于高炉中的逆流热交换,形成了温度分布不同的几个区域,①区是矿石与焦炭分层的干区,称块状带,没有液体;②区为由软熔层和焦炭夹层组成的软熔带,矿石开始软化到完全熔化;③区是液态渣、铁的滴落带,带内只有焦炭仍是固体;④风口前有一个袋形的焦炭回旋区,在这里,焦炭强烈地回旋和燃烧,是炉内热量和气体还原剂的主要产生地。

    早期的小高炉炉壁无冷却设备,19世纪60年代高炉砖衬开始用水冷却。冷却设备主要有冷却水箱和冷却壁两种。因高炉各部分热负荷而异。炉底四周和炉缸使用碳砖时采用光面冷却壁。炉底之下可用空气、水或油冷却。炉腹使用碳砖时可从外部向炉壳喷水冷却,使用其他砖衬时,用冷却水箱或镶砖冷却壁。炉腰和炉身下部多采用传统的铜冷却水箱,左右间距250~300毫米,上下间距1~1.5米。炉身上部可采用各种形式的冷却设备,一般用铸铁或钢板焊接的冷却水箱。近几年来炉腰和炉身有的用镶砖冷却壁汽化冷却。但炉身下部由于热负荷较高,多改用强制循环纯水冷却;炉喉一般不冷却。冷却介质过去使用工业水,现在改用软水和纯水。直流或露天循环供水系统也已被强制循环供水系统所代替,后者优点是热交换好、无沉淀、消耗水量少等。

     

    高炉规格参数

    序号

    规格

    年产量生铁(吨)

    (年)能耗(吨)

    功率

    设备占地面积

    设备净重(吨)

    1

    30m