第三章高爐煉鐵工藝3.1概述3.2高爐冶煉原理3.3高爐本體及附屬系統3.4高爐操作3.3高爐煉鐵工藝設備高護煉鐵設備組成有：①高爐本體；②供料系統；③送風系統；④噴吹系統；⑤煤氣凈化系統；⑥渣鐵處置系統；通常，輔助系統的建立投資是高爐本體的4~5倍。消費中，各個系統相互配合、相互制約，構成一個延續的、大規模的高溫消費過程。高爐開爐之后，整個系統必需日以繼夜地延續消費，除了方案檢修和特殊事故暫時休風外，普通要到一代壽命終了時才停爐。3.3.1高爐本體密閉的高爐本體是冶煉生鐵的主體設備。它是由耐火資料砌筑成豎式圓筒形，外有鋼板爐殼加固密封，內嵌冷卻設備維護。⑴高爐內型——高爐其內部任務空間的外形，即經過高爐中心線的剖面輪廓。高爐內型從下往上分為爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五個部分，該容積總和為它的有效容積，反映高爐所具備的消費才干。1一爐底耐火材料：2一爐殼；3一爐內磚襯生產后的侵蝕線；4一爐喉鋼磚，5一爐頂封蓋；6一爐體磚襯；7一帶凸臺鑲磚冷卻壁；8一鑲磚冷卻壁；9一爐底碳磚；10一爐底水冷管；11一光面冷卻壁煉鐵高爐的構造高爐內型尺寸表示方法h0—死鐵層高度α—爐腹角h1—爐缸高度β—爐身角h2—爐腹高度h3—爐腰高度h4—爐身高度h5—爐喉高度d—爐缸直徑d1—爐喉直徑D—爐腰直徑Hu=h1+h2+h3+h4+h5；高爐有效高度Vu=V1+V2+V3+V4+V5；高爐有效容積Vu>3000m3，超大型高爐；1500～2500m3，大型高爐；600～1000m3，中型高爐；<300m3，小型高爐。包鋼高爐1#、3#、4#：2200m3；2#1780m3；5#1500m3；6#2500m3。寶鋼1#：4063m3。陶瓷質資料(包括粘土質和高鋁質)高爐爐襯組成碳質資料(炭磚、炭搗體、石墨磚等〕高爐內耐火資料砌筑的實體稱為高爐爐襯，其作用是構成高爐任務空間。爐襯在冶煉過程中將遭到侵蝕和破壞。爐襯被侵蝕到一定程度，就需求采取措施修補。⑵高爐爐襯爐身中上部爐襯主要思索耐磨。上部以碳化硅和優質硅酸鹽耐火資料為主，中部以抗堿金屬才干強的碳化硅磚或高導熱的炭磚為主。爐身下部和爐腰主要思索抗熱震破壞和堿金屬的侵蝕，高爐下部以高導熱的石墨質炭磚為主。爐腹主要思索高FeO的初渣侵蝕。爐缸、爐底主要思索抗鐵水機械沖刷和耐火磚的差熱膨脹。爐缸、爐底砌筑構造表示圖對高爐爐襯的根本要求如下：①各部位內襯與熱流強度相順應，以堅持在強熱流沖擊下內襯的穩定性。②爐襯的侵蝕和破壞與冶煉條件親密相關，不同位置的耐火資料受侵蝕破壞機理不同，因此要求各部位內襯與侵蝕破損機理相順應，以延緩內襯破損速度。⑶高爐冷卻設備冷卻設備的作用是降低爐襯溫度；提高爐襯資料抗機械、化學和熱產生的侵蝕才干，使爐襯資料處于良好的服投形狀。高爐運用的冷卻設備主要有冷卻壁、冷卻板和風口。冷卻壁緊貼著爐襯布置，冷卻面積大；而冷卻板程度插入爐村中，對爐襯的冷卻深度大，并對爐襯有一定的支托作用。①冷卻壁：冷卻壁分光面冷卻壁和鑲磚冷卻壁。光面冷卻壁主要用于冷卻爐缸和爐底炭磚；鑲磚冷卻壁主要用于冷卻爐腹、爐腰、爐身各部位的爐襯。②冷卻板：冷卻板用純銅制造，安裝時程度插人爐襯磚層中，對爐襯具有一定支托作用。③風口風口是鼓風進入爐缸的入口。由大套、二套和小套組成，普通將風口小套簡稱風口。風口由純銅制造。風口區域是高爐溫度最高的區域，鼓風溫度本身高達1100～1300℃。為了保證風口得到良好冷卻，風口環流水道內流速到達8～14m/s。⑷高爐根底與高爐金屬構造

高爐根底1—冷卻壁；2—風冷管；3—耐火磚；4—爐底磚；5—耐熱混凝土基墩；6—鋼筋混凝土基座高爐根底是將所接受的靜負荷、動負荷和熱負荷等均勻的傳給地層，并與地層承載應力相順應，由耐熱混凝上基墩和鋼筋混凝土基座兩部分組成。⑸爐頂裝料設備按爐頂裝料構造分為雙鐘爐頂裝料設備和無鐘爐頂裝料設備。①雙鐘式爐頂裝料設備雙鐘式爐頂裝料設備目前運用較多的是馬基式爐頂。②無料鐘爐頂裝料設備可實現：定點布料，環形布料，扇形布料，螺旋布料。目前，大型高爐采用的無料鐘爐頂有并罐和串罐方式。武鋼、包鋼主要采用并罐無料鐘爐頂；寶鋼采用串罐無料鐘爐頂。

采用了旋轉布料溜槽，溜槽上面有兩個料倉，輪換裝料與卸料，每個料倉的上下各有一個密封閥。當料倉的上閥密封開啟，下密封閥封鎖時，處在裝料形狀下，反之那么為卸料。7-上罐；8-擋料閥；9-下罐；10-下密封閥；11-旋轉溜槽；12-中心喉管；13-節流閥；14-導料器；15-上密封閥；16-導料器；17-上料皮帶布料過程：爐料經過上料皮帶機將鐵礦石或焦炭分批裝進上罐，裝料過程中上罐旋轉以消除集中堆尖。當接到下罐裝料信號時，開上密封閥，開檔料閘閥，上罐內的鐵礦石(或焦炭)卸入下罐。關上密封閥后對下罐充煤氣均壓，使下密封閥上下壓力一致后翻開下密封閥。當接到向高爐布料信號后，啟動溜槽旋轉，同時翻開節流閥放料，鐵礦石(或焦炭)經過中心喉管和旋轉溜槽將鐵礦石(或焦炭)布入爐內。⑹探料安裝與均壓安裝探料安裝的種類主要有：料面儀、放射性同位素探料和激光探料等。目前運用較多的是機械探料安裝。均壓采用高壓煤氣或氮氣。3.2.2附屬設備⑴原料供應系統用帶式運輸機的溝下運料系統1—板式給礦機；2—板式運輸機(熱礦)；3—礦石稱量漏斗；4—主礦槽；5—石灰石稱量漏斗；6—石灰石皮帶機；7—焦炭皮帶機；8—焦篩；9，11—焦炭稱量漏斗；10—碎焦卷揚；12—礦石稱量漏斗斜橋料車式上料機1—斜橋(其上鋪軌道)；2—支柱；3—料車卷揚機室；4—料車坑；5—料車；6—卷揚機；7—鋼繩；8—導向輪高爐皮帶機上料流程表示圖⑵送風系統高爐送風系統包括：鼓風機、冷風管路、熱風爐、熱風管路(熱風圍管和熱風支管)以及管路上的各種閥門等。①鼓風機常用的類型有軸流式和離心式。目前大型高爐采用軸流式。②熱風爐現代熱風爐是一種蓄熱式換熱器。目前風溫程度為1000℃~1200℃，高的為1250℃~0℃，最高可達1450℃~1550℃。蓄熱式熱風爐〔按構造方式〕內燃式熱風爐外燃式熱風爐頂燃式熱風爐〔包括球式熱風爐〕卡魯金蓄熱式熱風爐的任務過程由熄滅期、換爐和送風期組成。其任務過程是：燃氣熄滅(熱量傳送)→蓄熱室格子磚(熱量傳送)→冷風(接受熱量)→轉化為熱風→供應高爐蓄熱式熱風爐由熄滅室、蓄熱室和拱頂組成。熄滅室是煤氣熄滅產生熱量的空間，蓄熱室內填充有耐火資料做成的格子磚，用來儲存煤氣熄滅產生的大量熱量。①熄滅期：將煤氣和助然空氣經過陶瓷熄滅器混合后在熄滅室內熄滅產生大量熱量。高溫煙氣在經過蓄熱室格子磚時將熱量儲存在格子磚中。當拱頂溫度和煙道廢氣溫度到達規定值(比如分別到達1450℃和250℃)時，熄滅期終了，轉為送風期。②換護：封鎖各熄滅閥和煙道鬧，翻開冷風閥和熱風閥，完成從熄滅期向送風期過渡。③送風期：冷風從蓄熱室下部進入，并向上流動經過蓄熱室格子轉，格于轉放出儲存的熱量將冷風加熱，冷風變為熱風從熱風出口流出，經過熱風總管送往高爐，當拱頂溫度下降到規定值時，送風期終了。經過換爐操作轉為熄滅期。送風期開場階段的風溫高于送風后期的風溫，但高爐需求的風溫在一段時間內希望是恒定的。因此，在實踐操作中通常在送風初期往熱風中兌入一部分冷風，隨著送風時間的延伸，兌入的冷風數量逐漸減少，直至封鎖混風閥，這樣可以保證在整個送風期內熱風爐送出的風溫不變。3～4座熱風爐交替進展熄滅和送風作業，向高爐內延續不斷的保送高溫鼓風。⑶噴吹系統高爐噴吹主要有固體燃料、液體燃料、氣體燃料，可單獨噴吹也可混合噴吹。我國高爐以噴煤為主，其工藝流程普通包括煤粉的制備、煤粉的噴吹。原煤經中速磨枯燥細磨后，經過氣力保送到煤粉倉，在倒入噴吹罐，然后經過混合器將煤粉保送到高爐爐前的煤粉分配器。每個高爐兩個。⑷煤氣處置系統高爐煤氣的回收除塵系統包括：爐頂煤氣上升管、下降管、煤氣遮斷閥或水封、除塵器、脫水器。高壓操作高爐還有高壓閥組等。除塵工藝：除塵工藝主要有濕法除塵和干法除塵兩種。濕法除塵工藝流程：荒煤氣→重力除塵器→洗滌塔(半精除塵)→文氏管(精除塵)→脫水器→高壓閥組→凈煤氣。干法除塵系統工藝流程：荒煤氣→重力除塵器→旋風除塵→布袋除塵→壓力控制→凈煤氣。濕法除塵系統重力除塵器1—煤氣下降管；2—塔前管；3—中心導入管；4—清灰口高爐煤氣干法除塵系統1重力除塵器；2臟煤氣管；3一次布袋除塵器；4二次布袋除塵器；5蝶閥；6閘閥；7凈熱煤氣管道⑸渣鐵處置系統高爐渣鐵處置系統主要包括：爐前任務平臺、出鐵場、渣及鐵溝、開口機、泥炮、堵渣機、鑄鐵機、爐渣處置設備、鐵水罐等。出鐵場普通比風口平臺低約1.5m。由鐵口到砂口(撇渣器或渣鐵分別器)的一段為主溝。風口平臺及出鐵場布置圖(2025m3高爐)1—高爐；2—鐵口；3—渣口；4—出鐵場；5—爐前吊車；6—渣罐；7—鐵水罐；8—水力沖渣溝；9—高爐計器室；10—爐前倉庫；11一電炮操作室；12—爐前工休憩室；13—輔助資料倉；14—放散閥卷揚；15—除塵器3.4高爐操作高爐冶煉是一個伴隨著上升熱煤氣流和下降的冷爐料相向運動貫穿于一直的復雜工藝過程。而高爐操作的主要目的是保證上升的煤氣流和下降的爐料順利進展，力求獲得更好的技術經濟目的。高爐日常操作主要包括：①開爐、休風、停爐操作;②高爐爐況判別與調理;③爐前操作。3.4.1開爐開爐是高爐一代爐齡的開場。(1)開爐前的預備檢查：開爐前必需對高爐全部設備進展仔細檢查和試運轉。(2)烘爐必需根據一定的烘爐制度對高爐和熱風爐逐漸加熱，徹底烘干爐襯以免影響一代壽命。(3)裝料應選用最好的爐料作為開爐引料，按照計算的配料表進展合理的開爐裝料。(4)點火可用700~750℃的熱風開爐點火。點火前均應封鎖大小料鐘，翻開爐頂放散閥，并切斷與煤氣系統的聯絡。煤氣成分接近正常、煤氣壓力到達要求壓力時即可接通除塵系統。第一次鐵水出完后就算開爐終了。3.4.2停爐停爐分為：大修停爐和中修停爐。大修停爐主要是由于爐缸爐底侵蝕嚴重，無法繼續消費。假設爐缸爐底良好，而其他部位損壞或爐腹以上磚襯侵蝕嚴重，那么需求停爐中修。停爐方法主要有充填法和空料線噴水停爐法兩種。充填法：是在決議高爐停爐時停頓上礦石。當料線下降時用其他物質充填所空出的料線空間。用于填充的物質有石灰石、碎焦等。也有的用高爐爐渣填充。此法比較平安但停爐后要去除充填物，浪費人力物力。空料線噴水法：是在停爐開場停頓裝料，待料面下降上部空間擴展時，從爐頂噴水。當料面到達風口平面或其上1~2m時停頓送風，繼續噴水。待爐缸內紅焦全部熄滅后，開場修繕。此法可大大縮短修爐時間，但要留意平安〔爐墻坍塌、煤氣〕。3.4.3休風——高爐消費過程中因暫時檢修或方案檢修，而需求短期或者長時間停頓送風。高爐休風和復風操作中最重要的是防止煤氣爆炸。無論長期休風還是短期休風都要將高爐本體與煤氣管道完全切斷。同時在休風期應向高爐爐頂及煤氣管道內通入蒸汽，以堅持爐頂及管道內的正壓，可防止空氣滲入并可沖淡煤氣中[O]和[H]，減少爆炸的能夠性。高爐恢復送風時，也要留意煤氣平安。3.4.4高爐根本操作制度高爐操作的根本義務：選擇好合理的操作制度，控制煤氣流分布合理，充分利用熱能和化學能。高爐根本操作制度包括：爐缸熱制度、送風制度、造渣制度和裝料制度等。⑴爐缸熱制度——是根據所煉生鐵種類的需求，在爭取最低焦比的前提下，選擇并控制均勻穩定而熱量充沛的爐溫。參數有兩個方面：鐵水溫度，普通在1450~1550℃，爐渣溫度比鐵水高50~100℃，又稱物理溫度；硅含量的多少可以作為爐溫高低的標志，硅含量越高爐溫越高，又稱化學溫度。⑵送風制度——在一定冶煉條件下，確定適宜的鼓風量、鼓風質量和進風形狀。送風制度可經過風量、風溫、鼓風濕度以及風口面積和長度、富氧率、噴吹燃料量等來調理。合理的送風制度應到達：煤氣流分布合理，熱量充足，煤氣利用好，爐況順行，爐缸任務均勻，鐵水合格;有利于爐型和設備的維護要求。⑶造渣制度——是指按原燃料條件和生鐵的成分要求，選擇適宜的爐渣成分和堿度范圍。造渣制度要根據原燃料條件(主要是含硫量)和生鐵成分的要求(主要是[Mn],[Si]和[S])，選擇合理的爐渣成分和堿度。選定造渣制度應力求使爐渣具有良好的冶煉性能，即流動性良好，脫硫才干強，有利于穩定爐溫暖構成穩定渣皮以維護爐襯。⑷裝料制度——爐料的裝入方法。包括批艱苦小、料線高低、裝料順序和布料制度，對無鐘爐頂還包括溜槽傾角等。批重：裝入高爐的每批料的分量。礦石和焦炭的分量比稱為焦炭負荷，也即單位分量的焦炭所負擔的礦石量。料線：從大料鐘翻開位置的下沿到料面的間隔。高料線即這段間隔短；低料線那么指這段間隔長。裝料順序：礦石和爐料的裝入順序。先礦石后焦炭的裝人順序稱為正裝。先焦炭后礦石的裝人順序稱為倒裝。以上四種根本操作制度相互聯絡相互制約。上部調劑：經過調理裝料制度來調理煤氣流的合理分布，充分利用煤氣能量；下部調劑：經過調理送風制度來改動煤氣流的原始分布，到達活潑爐缸、順行的目的。消費中應執行以下部調劑為根底，上下部調劑相結合的操作方針。3.4.5爐況判別直接察看法和間接察看法。直接察看法：是指經過看風口，看渣、看鐵和看料速和料尺任務形狀來判別爐況。(1)看風口高爐順行：風口亮堂、活潑，各風口亮度一樣；爐熱：風口耀眼奪目；爐涼：風口紅暗，風口發黑并有掛渣景象；懸料：風口前焦炭停滯不動。(2)看出渣爐熱：渣溫高，流動性好外表光亮有火焰。爐溫低：渣流動性差，發紅，渣樣呈玻璃狀或黑色。(3)看出鐵火花低、小、多——硅低；火花高、大、疏——硅高。(4)看下料料速均勻——下料順暢，料批穩定，兩料尺速度一致(相差不超越0.2m)。料尺停頓不動——懸料。料尺忽然塌陷很深——崩料。兩料尺下降速度不均勻——偏料。間接察看法(1)熱風壓力表熱風壓力表能反響料柱透氣性好壞。爐況正常——風壓動搖范圍小；懸料——風壓大增；崩料、管道行程——風壓大降。(2)爐頂煤氣壓力表爐況正常——煤氣壓力動搖不大。懸料——煤氣壓力大大降低。(3)冷風流量計爐況正常——風量動搖范圍不大。懸料——風量自動減少。管道行程——風量自動添加。(4)爐頂煤氣溫度計爐頂煤氣溫度高——爐內熱能利用不良。(5)爐頂煤氣成分CO2分布多的地方礦石分布較多，煤氣流量較