高炉炼铁工艺教材(PPT61张)课件.ppt
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- 高炉 炼铁 工艺 教材 PPT61 课件
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1、第三章第三章 高炉炼铁工艺高炉炼铁工艺 3.1 概述概述 3.2 高炉冶炼原理高炉冶炼原理 3.3 高炉本体及附属系统高炉本体及附属系统 3.4 高炉操作高炉操作3.3 高炉炼铁工艺设备高炉炼铁工艺设备l 高护炼铁设备组成有高护炼铁设备组成有: 高炉本体;高炉本体;供料设备;供料设备;送风设备;送风设备;喷吹设备;喷吹设备; 煤气处理设备;煤气处理设备;渣铁处理设备。渣铁处理设备。 通常,辅助系统的建设投资是高炉本体的通常,辅助系统的建设投资是高炉本体的45倍。生产倍。生产中,各个系统互相配合、互相制约,形成一个连续的、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
2、开炉之后,整个系统必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。时休风外,一般要到一代寿命终了时才停炉。 3.3.1 高炉本体高炉本体密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。它是由耐火材料密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。它是由耐火材料砌筑成竖式圆筒形,外有钢板炉壳加固密封,内嵌冷却设砌筑成竖式圆筒形,外有钢板炉壳加固密封,内嵌冷却设备保护。备保护。 高炉内型高炉内型 高炉其内部工作空间的形状,即通过高炉中心线高炉其内部工作空间的形状,即通过高炉中心线的剖面轮廓。
3、的剖面轮廓。高炉内型从下往上分为高炉内型从下往上分为炉缸炉缸、炉腹炉腹、炉腰炉腰、炉身和炉喉炉身和炉喉五五个部分,该容积总和为它的有效容积,反映高炉所具备的个部分,该容积总和为它的有效容积,反映高炉所具备的生产能力。生产能力。1一炉底耐火材料:一炉底耐火材料:2一炉壳;一炉壳;3一炉内砖衬生产后的侵一炉内砖衬生产后的侵蚀线;蚀线;4一炉喉钢砖,一炉喉钢砖,5一炉顶封盖;一炉顶封盖;6一炉体砖衬;一炉体砖衬;7一带凸台镶砖冷却壁;一带凸台镶砖冷却壁;8一镶砖冷却壁;一镶砖冷却壁;9一炉底碳砖;一炉底碳砖;10一炉底水冷管;一炉底水冷管;11一光面冷却壁一光面冷却壁 高炉内型尺寸表示方法高炉内型尺
4、寸表示方法h0 死铁层高度死铁层高度 炉腹角炉腹角h1 炉缸高度炉缸高度 炉身角炉身角h2 炉腹高度炉腹高度h3 炉腰高度炉腰高度h4 炉身高度炉身高度h5 炉喉高度炉喉高度d 炉缸直径炉缸直径d1 炉喉直径炉喉直径D炉腰直径炉腰直径Hu=h1+h2+h3+h4+h5;高炉有效高度;高炉有效高度Vu=V1+V2+V3+V4+V5;高炉有效容积;高炉有效容积Vu3000m3,超大型高炉;,超大型高炉;15002500m3,大型高炉;,大型高炉;6001000m3,中型高炉;,中型高炉;300m3,小型高炉。,小型高炉。包钢高炉包钢高炉1#、3#、4#:2200m3;2#1780m3;5#1500
5、m3;6#2500m3。宝钢宝钢1#:4063m3。 陶瓷质材料陶瓷质材料(包括粘土质和高铝质包括粘土质和高铝质)l 高炉炉衬组成高炉炉衬组成 碳质材料碳质材料(炭砖、炭捣体、石墨砖等)炭砖、炭捣体、石墨砖等)l 高炉内耐火材料砌筑的实体称为高炉炉衬,其作用是形成高炉内耐火材料砌筑的实体称为高炉炉衬,其作用是形成高炉工作空间。炉衬在冶炼过程中将受到侵蚀和破坏。炉高炉工作空间。炉衬在冶炼过程中将受到侵蚀和破坏。炉衬被侵蚀到一定程度,就需要采取措施修补。衬被侵蚀到一定程度,就需要采取措施修补。 高炉炉衬高炉炉衬l 炉身中上部炉衬主要考虑耐磨。上部以碳化硅和优质硅酸盐炉身中上部炉衬主要考虑耐磨。上部
6、以碳化硅和优质硅酸盐耐火材料为主,中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的耐火材料为主,中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的炭砖为主。炭砖为主。l 炉身下部和炉腰主要考虑抗热震炉身下部和炉腰主要考虑抗热震破坏和碱金属的侵蚀,高炉下部以破坏和碱金属的侵蚀,高炉下部以高导热的石墨质炭砖为主。高导热的石墨质炭砖为主。l 炉腹主要考虑高炉腹主要考虑高FeO的初渣侵蚀。的初渣侵蚀。l炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械冲刷和耐火砖的差热膨胀。冲刷和耐火砖的差热膨胀。炉缸、炉底砌筑结构示意图炉缸、炉底砌筑结构示意图l 对高炉炉衬的基本要求如下:对高炉炉衬的基本要求如下: 各部位内衬
7、与热流强度相适应,以保持在强热流冲击各部位内衬与热流强度相适应,以保持在强热流冲击下内衬的稳定性。下内衬的稳定性。 炉衬的侵蚀和破坏与冶炼条件密切相关,不同位置的炉衬的侵蚀和破坏与冶炼条件密切相关,不同位置的耐火材料受侵蚀破坏机理不同,因此要求各部位内衬与侵耐火材料受侵蚀破坏机理不同,因此要求各部位内衬与侵蚀破损机理相适应,以延缓内衬破损速度。蚀破损机理相适应,以延缓内衬破损速度。 高炉冷却设备高炉冷却设备l 冷却设备的作用是降低炉衬温度;提高炉衬材料抗机械、冷却设备的作用是降低炉衬温度;提高炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力,使炉衬材料处于良好的服投状态。化学和热产生的侵蚀能力,使炉衬材
8、料处于良好的服投状态。l 高炉使用的冷却设备主要有冷却壁、冷却板和风口。高炉使用的冷却设备主要有冷却壁、冷却板和风口。l 冷却壁紧贴着炉衬布置,冷却面积大;而冷却板水平插入冷却壁紧贴着炉衬布置,冷却面积大;而冷却板水平插入炉村中,对炉衬的冷却深度大,并对炉衬有一定的支托作用。炉村中,对炉衬的冷却深度大,并对炉衬有一定的支托作用。 冷却壁:冷却壁:冷却壁分光面冷却壁和镶砖冷却壁。光面冷却冷却壁分光面冷却壁和镶砖冷却壁。光面冷却壁主要用于冷却炉缸和炉底炭砖;镶砖冷却壁主要用于冷却壁主要用于冷却炉缸和炉底炭砖;镶砖冷却壁主要用于冷却炉腹、炉腰、炉身各部位的炉衬。炉腹、炉腰、炉身各部位的炉衬。 冷却板
9、:冷却板:冷却板用纯铜制造,安装时水平插人炉衬砖层冷却板用纯铜制造,安装时水平插人炉衬砖层中,对炉衬具有一定支托作用。中,对炉衬具有一定支托作用。 风口:风口:风口是鼓风风口是鼓风进入炉缸的入口。由进入炉缸的入口。由大套、二套和小套组大套、二套和小套组成,一般将风口小套成,一般将风口小套简称风口。风口由纯简称风口。风口由纯铜制造。风口区域是铜制造。风口区域是高炉温度最高的区域,高炉温度最高的区域,鼓风温度本身高达鼓风温度本身高达11001300。为了。为了保证风口得到良好冷保证风口得到良好冷却,风口环流水道内却,风口环流水道内流速达到流速达到814m/s。幻灯片幻灯片 26 高炉基础与高炉金属
10、结构高炉基础与高炉金属结构 高炉基础是将所承受的静负荷、动负荷和热负荷等均匀高炉基础是将所承受的静负荷、动负荷和热负荷等均匀的传给地层,并与地层承载应力相适应,由的传给地层,并与地层承载应力相适应,由耐热混凝上耐热混凝上基墩基墩和和钢筋混凝土基座钢筋混凝土基座两部分组成。两部分组成。 高炉基础高炉基础1冷却壁;冷却壁;2风冷管;风冷管;3耐火砖;耐火砖;4炉炉底砖;底砖;5耐热混凝土基墩;耐热混凝土基墩;6钢筋混凝土钢筋混凝土基座基座 炉顶装料设备炉顶装料设备l 按炉顶装料结构分为按炉顶装料结构分为双钟炉顶双钟炉顶装料设备装料设备和和无钟炉顶装料设备。无钟炉顶装料设备。 双钟式炉顶装料设备双钟
11、式炉顶装料设备l 双钟式炉顶装料设备目前使用双钟式炉顶装料设备目前使用较多的是马基式炉顶。较多的是马基式炉顶。 无料钟炉顶装料设备无料钟炉顶装料设备 可实现:可实现:定点布料,环形布料,扇形布料,螺旋布料。定点布料,环形布料,扇形布料,螺旋布料。 目前,大型高炉采用的无料钟炉顶有并罐和串罐形式。目前,大型高炉采用的无料钟炉顶有并罐和串罐形式。 武钢、包钢主要采用并罐无料钟炉顶;宝钢采用串罐无料武钢、包钢主要采用并罐无料钟炉顶;宝钢采用串罐无料钟炉顶。钟炉顶。 l 采用了旋转布料溜槽,采用了旋转布料溜槽,溜槽上面有两个料仓,轮溜槽上面有两个料仓,轮换装料与卸料,每个料仓换装料与卸料,每个料仓的上
12、下各有一个密封阀。的上下各有一个密封阀。当料仓的上阀密封开启,当料仓的上阀密封开启,下密封阀关闭时,处在装下密封阀关闭时,处在装料状态下,反之则为卸料。料状态下,反之则为卸料。7-上罐;上罐;8-挡料阀;挡料阀;9-下罐;下罐;10-下下密封阀;密封阀;11-旋转溜槽;旋转溜槽;12-中心喉中心喉管;管;13-节流阀;节流阀;14-导料器;导料器;15-上上密封阀;密封阀;16-导料器;导料器;17-上料皮带上料皮带l 布料过程:布料过程:炉料通过上料皮带机将铁矿石或焦炭分批装进上罐,装料过炉料通过上料皮带机将铁矿石或焦炭分批装进上罐,装料过程中上罐旋转以消除集中堆尖。当接到下罐装料信号时,开
13、程中上罐旋转以消除集中堆尖。当接到下罐装料信号时,开上密封阀,开档料闸阀上密封阀,开档料闸阀,上罐内的铁矿石,上罐内的铁矿石(或焦炭或焦炭)卸入下罐。卸入下罐。关上密封阀关上密封阀后对下罐充煤气均压,使下密封阀上下压力一致后对下罐充煤气均压,使下密封阀上下压力一致后打开后打开下密封阀下密封阀。当接到向高炉布料信号后,启动。当接到向高炉布料信号后,启动溜槽旋转溜槽旋转,同时打开同时打开节流阀节流阀放料,铁矿石放料,铁矿石(或焦炭或焦炭)通过通过中心喉管和旋转溜中心喉管和旋转溜槽槽将铁矿石将铁矿石(或焦炭或焦炭)布入炉内。布入炉内。 探料装置与均压装置探料装置与均压装置l 探料装置的种类主要有:探
14、料装置的种类主要有:料面仪料面仪、放射性同位素探料放射性同位素探料和和激激光探料光探料等。等。l 目前应用较多的是目前应用较多的是机械探料装置机械探料装置。l 均压采用高压均压采用高压煤气或氮气煤气或氮气。3.2.2 附属设备附属设备 原料供应系统原料供应系统 用带式运输机的沟下运料系统用带式运输机的沟下运料系统1板式给矿机;板式给矿机;2板式运输机板式运输机(热矿热矿);3矿石称量漏斗;矿石称量漏斗;4主矿槽;主矿槽;5石灰石称量漏斗;石灰石称量漏斗;6石灰石皮带机;石灰石皮带机;7焦焦炭皮带机;炭皮带机;8焦筛;焦筛;9,11焦炭称量漏斗;焦炭称量漏斗;10碎焦卷扬;碎焦卷扬;12矿石称量
15、漏斗矿石称量漏斗斜桥料车式上料机斜桥料车式上料机1斜桥斜桥(其上铺轨道其上铺轨道);2支柱;支柱;3料车卷扬机室;料车卷扬机室;4料车坑;料车坑;5料车;料车;6卷扬机;卷扬机;7钢绳;钢绳;8导向轮导向轮高炉皮带机上料流程示意图高炉皮带机上料流程示意图 送风系统送风系统l 高炉送风系统包括:鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管高炉送风系统包括:鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路路(热风围管和热风支管热风围管和热风支管)以及管路上的各种阀门等。以及管路上的各种阀门等。 鼓风机鼓风机l 常用的类型有轴流式和离心式。常用的类型有轴流式和离心式。l 目前大型高炉采用轴流式。幻灯片目前大型高炉采用轴流式。
16、幻灯片 14 热风炉热风炉 现代热风炉是一种蓄热式换热器现代热风炉是一种蓄热式换热器。目前风温水平为目前风温水平为10001200 ,高的为,高的为1250 1350 ,最高可达,最高可达1450 1550 。 蓄热式热风炉(按结构形式)蓄热式热风炉(按结构形式)内燃式热风炉内燃式热风炉外燃式热风炉外燃式热风炉顶燃式热风炉(包括球式热风炉)顶燃式热风炉(包括球式热风炉)卡鲁金l蓄热式热风炉的工作过程由蓄热式热风炉的工作过程由燃烧期、换炉和送风期燃烧期、换炉和送风期组成。组成。l其工作过程是:其工作过程是:燃气燃烧燃气燃烧(热量传递热量传递) 蓄热室格子砖蓄热室格子砖(热量传递热量传递) 冷风冷
17、风(接受接受热量热量) 转化为热风转化为热风供给高炉供给高炉l 蓄热式热风炉由燃烧室、蓄热室和拱顶组成蓄热式热风炉由燃烧室、蓄热室和拱顶组成。燃烧室是煤。燃烧室是煤气燃烧产生热量的空间,蓄热室内填充有耐火材料做成的格气燃烧产生热量的空间,蓄热室内填充有耐火材料做成的格子砖,用来储存煤气燃烧产生的大量热量。子砖,用来储存煤气燃烧产生的大量热量。 燃烧期燃烧期:将煤气和助然空气通过陶瓷燃烧器混合后在燃烧:将煤气和助然空气通过陶瓷燃烧器混合后在燃烧室内燃烧产生大量热量。高温烟气在通过蓄热室格子砖时将热室内燃烧产生大量热量。高温烟气在通过蓄热室格子砖时将热量储存在格子砖中。当拱顶温度和烟道废气温度达到
18、规定值量储存在格子砖中。当拱顶温度和烟道废气温度达到规定值(比如分别达到比如分别达到1450和和250 )时,燃烧期结束,转为送风期。时,燃烧期结束,转为送风期。 换护:换护:关闭各燃烧阀和烟道闹,打开冷风阀和热风阀,完关闭各燃烧阀和烟道闹,打开冷风阀和热风阀,完成从燃烧期向送风期过渡。成从燃烧期向送风期过渡。 送风期:送风期:冷风从蓄热室下部进入,并向上流动通过蓄热冷风从蓄热室下部进入,并向上流动通过蓄热室格子转,格于转放出储存的热量将冷风加热,冷风变为热室格子转,格于转放出储存的热量将冷风加热,冷风变为热风从热风出口流出,通过热风总管送往高炉,当拱顶温度下风从热风出口流出,通过热风总管送往
19、高炉,当拱顶温度下降到规定值时,送风期结束。通过换炉操作转为燃烧期。降到规定值时,送风期结束。通过换炉操作转为燃烧期。l 送风期开始阶段的风温高于送风后期的风温,但高炉需要送风期开始阶段的风温高于送风后期的风温,但高炉需要的风温在一段时间内希望是恒定的。因此,在实际操作中通的风温在一段时间内希望是恒定的。因此,在实际操作中通常在送风初期往热风中兑入一部分冷风,随着送风时间的延常在送风初期往热风中兑入一部分冷风,随着送风时间的延长,兑入的冷风数量逐渐减少,直至关闭混风阀,这样可以长,兑入的冷风数量逐渐减少,直至关闭混风阀,这样可以保证在整个送风期内热风炉送出的风温不变。保证在整个送风期内热风炉送
20、出的风温不变。l 34座热风炉交替进行燃烧和送风作业,向高炉内连续不座热风炉交替进行燃烧和送风作业,向高炉内连续不断的输送高温鼓风。断的输送高温鼓风。 喷吹系统喷吹系统l 高炉喷吹主要有高炉喷吹主要有固体燃料、液体燃料、气体燃料,可单固体燃料、液体燃料、气体燃料,可单独喷吹也可混合喷吹独喷吹也可混合喷吹。l 我国高炉以我国高炉以喷煤喷煤为主,其工艺流程一般包括煤粉的制备为主,其工艺流程一般包括煤粉的制备、煤粉的喷吹。煤粉的喷吹。l 原煤经原煤经中速磨干燥中速磨干燥细磨后,通过气力输送到细磨后,通过气力输送到煤粉仓煤粉仓,在倒入,在倒入喷吹罐喷吹罐,然后经过,然后经过混合器混合器将煤粉输送到高炉
21、炉前的将煤粉输送到高炉炉前的煤粉分配器煤粉分配器。每个高炉两个。每个高炉两个。 煤气处理系统l 高炉煤气的回收除尘系统包括:高炉煤气的回收除尘系统包括:炉顶煤气上升管、下降炉顶煤气上升管、下降管、煤气遮断阀或水封、除尘器、脱水器。高压操作高炉管、煤气遮断阀或水封、除尘器、脱水器。高压操作高炉还有高压阀组等。还有高压阀组等。l 除尘工艺除尘工艺:除尘工艺主要有湿法除尘和干法除尘两种。:除尘工艺主要有湿法除尘和干法除尘两种。 湿法除尘工艺流程:湿法除尘工艺流程:荒煤气荒煤气重力除尘器重力除尘器洗涤塔洗涤塔(半精除尘半精除尘) 文氏管文氏管(精除精除尘尘) 脱水器脱水器高压阀组高压阀组净煤气。净煤气
22、。 干法除尘系统工艺流程干法除尘系统工艺流程:荒煤气荒煤气重力除尘器重力除尘器旋风除尘旋风除尘布袋除尘布袋除尘压力控制压力控制净煤气。净煤气。湿法除尘系统湿法除尘系统 重力除尘器重力除尘器1煤气下降管;煤气下降管;2塔前管;塔前管;3中心导入管;中心导入管;4清灰口清灰口 高炉煤气干法除尘系统高炉煤气干法除尘系统1重力除尘器;重力除尘器;2脏煤气管;脏煤气管;3 一次布袋除尘器;一次布袋除尘器;4二次布袋除尘器;二次布袋除尘器;5蝶阀;蝶阀;6闸阀;闸阀;7净热煤气管道净热煤气管道 渣铁处理系统渣铁处理系统高炉渣铁处理系统主要包括:炉前工作平台、出铁场、渣及高炉渣铁处理系统主要包括:炉前工作平
23、台、出铁场、渣及铁沟、开口机、泥炮、堵渣机、铸铁机、炉渣处理设备、铁铁沟、开口机、泥炮、堵渣机、铸铁机、炉渣处理设备、铁水罐等。出铁场一般比风口平台低约水罐等。出铁场一般比风口平台低约1.5m。由铁口到砂口。由铁口到砂口(撇渣器或渣铁分离器撇渣器或渣铁分离器)的一段为主沟。的一段为主沟。 风口平台及出铁场布置图风口平台及出铁场布置图(2025m3高炉高炉)1高炉;高炉;2铁口;铁口;3渣口;渣口;4出铁场;出铁场; 5炉前吊炉前吊车;车;6渣罐;渣罐;7铁水罐;铁水罐;8水力冲渣沟;水力冲渣沟;9高炉计高炉计器室;器室;10炉前仓库;炉前仓库;11一电炮操作室;一电炮操作室;12炉前工休炉前工
24、休息室;息室;13辅助材料仓;辅助材料仓;14放散阀卷扬;放散阀卷扬;15除尘器除尘器 撇渣器结构撇渣器结构1前沟槽;前沟槽;2砂坝;砂坝;3大闸;大闸;4过道眼;过道眼;5小井;小井;6残铁眼;残铁眼;7主沟;主沟;8沟头沟头 3.4 高炉操作高炉操作高炉冶炼是一个伴随着上升热煤气流和下降的冷炉料相向运动高炉冶炼是一个伴随着上升热煤气流和下降的冷炉料相向运动贯穿于始终的复杂工艺过程。而高炉操作的主要目的是保证上贯穿于始终的复杂工艺过程。而高炉操作的主要目的是保证上升的煤气流和下降的炉料顺利进行,力求获得更好的技术经济升的煤气流和下降的炉料顺利进行,力求获得更好的技术经济指标。高炉日常操作主要
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