高炉设备介绍

1高炉炼铁工艺介绍炼铁是从铁矿石中冶炼出液态生铁。把铁矿石、溶剂和焦炭按一定比例从炉顶加入到高炉中，由鼓风机输出的风量经热风炉加热从高炉下部风口向高炉内连续吹入热风，维持炉内燃料的燃烧，通过连续不断地熔炼，把液态产物从炉缸定期排出炉外，获得产品液态生铁和副产品炉渣和煤气。发电脱水器减压阀组煤气清洗重力除尘煤场干燥煤粉煤粉仓喷吹房分配器水渣沉淀池水渣装车干渣罐弃渣场铁水罐成品库铸铁机送钢厂铁水料车或皮带返矿槽下称量槽下筛分块矿仓烧结矿仓焦炭仓杂矿仓热风炉燃气空气换热器助燃风机富氧阀站风机煤气换热器烟气换热器铁矿烧结矿焦炭溶剂运回烧结厂制氧厂高炉喷煤渣口出铁口风口烟囱1.1高炉主要冷却设备1.1.1风口和渣口部位冷却设备风口冷却装置分为大、中、小三个套，渣口冷却装置分为大、二、三、小四个套。风口中、小套和渣口三、小套为铜制的铸件和铜板焊接，从内部结构分为空腔和贯流式通水强制冷却，风口大套渣口大、二套内铸有螺旋钢管和蛇形冷却水管通水冷却。1.1.2炉体和炉壳部位冷却设备梅山2#高炉冷却设备：炉上身用光面冷却壁、方水箱；炉中身用方水箱、小碳捣冷却壁；炉下身采用扁水箱、小碳捣冷却壁，炉身与炉腰之间用铜冷却板，炉腰、炉腹用碳捣冷却壁；炉缸用光面冷却壁；炉底用水冷。梅山4#高炉采用铜冷却壁＋局部铜冷却板的方案。1.2高炉附属设备1.2.1热风炉为保证向高炉连续不断地供给热风，每座高炉一般要配3～4座热风炉，蓄热式热风炉的工作原理是先使煤气和助燃空气在燃烧室燃烧，燃烧生成的高温烟气，进入蓄热室格子砖加热（燃烧期），而后停燃烧，鼓风机送来的冷风通过蓄热室时，将格子砖的热量带走，通过热风管道送入高炉内（送风期）。热风阀助燃空气阀煤气燃烧阀陶瓷燃烧器冷风阀烟道阀燃烧室蓄热室助燃空气阀热风阀混合室混风阀燃烧室蓄热室冷风阀烟道阀煤气燃烧阀1.2.2鼓风机高炉鼓风机是高炉生产最重要的动力设备，高炉生产的发展与鼓风机有着密切关系。现代大中型高炉所用的鼓风机，绝大多数是用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。鼓风机鼓风量是根据不同类型高炉的不同冶炼条件，通过物料平衡和热平衡求得。梅山2#高炉使用的鼓风机是静叶可调型AV63-15型、AV63-14型轴流式风机。梅山4#高炉鼓风机选用静叶可调轴流式汽动鼓风机。1.3供料系统及炉顶装置1.3.1原燃料质量要求（1）入炉矿石品位高；（2）粒度均匀，粉末少；（3）成分稳定；（4）熟料率高；（5）焦炭强度好，灰分低。1.3.2供料系统供料系统指原料运入炼铁车间（厂）到装入高炉的一系列过程，其中包括卸料、堆放，运送到储矿槽上和上料车或胶带上料皮带等。梅山高炉上料分两种形式：一种是集中称量料车上料（2#高炉）；另一种是分别称量皮带上料（4#高炉）。前者上料受到料车容积和上料料车制式的限制，后者可以满足高炉大矿批生产的要求。1.3.3炉顶装料设备高炉冶炼对装料设备的要求：（1）能够合理布料，当炉内发生煤气管道行程、偏料等不正常炉况时，能用布料手段消除；（2）结构要简单，能适应炉顶工作条件，即要耐摩擦、耐冲击、耐高温和不易变形，部件又要易更换；（3）在高压操作时密封性要好；（4）要具有较高的自动化水平。无料钟炉顶设备包括受料斗、上密阀、料罐、料流调节阀、下密阀、气密箱、溜槽转动装置、溜槽及更换装置等。无料钟炉顶比钟式炉顶具有更多优点，如布料灵活，设备重量轻，硬密封改为软密封等。1.4渣铁处理系统高炉炉渣铁水干渣场放干渣水渣沉淀池水力冲渣水渣装车炼钢铁铁水罐混铁炉炼钢铸造铁铁水罐成品库铸铁机1.4.1出铁场开铁口机用于打开高炉铁口，它由吊挂开口机的走行梁，旋转机构和振打机构三部分组成。泥炮是用于堵铁口的装置，梅山高炉采用全液压矮式泥炮，液压泥炮由转炮机构、打泥机构两部分组成。1.4.2风口平台在风口中心线以下1米左右的地方设置风口平台，其结构形式和出铁场相似，主要考虑了生产操作方便、安全、实用，有利于炉前机械化、设备检修及改善炉前环保条件。梅山2#高炉在风口平台及铁口前为便于吊运风口及直吹管等在热风围管下设有可环行的载重为2吨的电葫芦。梅山4#高炉风口平台为一个独立的钢结构平台，风口设备及检修工具等可由叉车经出铁场上风口平台道路运至风口平台上。1.4.3铁水处理设备大、中型高炉一般用铁水罐车将铁水运出车间，铁水罐车由车架和铁水罐组成，梅山铁水罐车的容量为320t铁水罐，高炉生产出的铁水大部分用于炼钢，只有炼钢厂检修时才由铸铁机浇铸成铁块后运出。1.4.4炉渣处理设备我国炉渣产品以水渣为主，少数为干渣，梅山2#高炉采用水力冲渣，采用沉淀一过滤冲渣工艺，梅山4#高炉采用新英巴水渣处理工艺。1.5煤气处理系统高炉煤气中会有CO，H2和部分CH4等可燃气体，发热值一般为3200～3500kJ/m3，它可作为热风炉、锅炉，炼焦和各种冶金炉燃料，但从高炉引出的荒煤气中含有大量灰尘，如不经除尘，则不能使用，故高炉煤气必须经过除尘处理。高炉煤气灰尘（瓦斯灰）中含有大量的含铁物质，可以回收作为烧结原料，煤气除尘按流程分为粗除尘、半精除尘和精除尘等工序。1.5.1粗除尘器的设备高炉粗煤气系统由煤气导出管、上升管、连接球、下降管、重力除尘器及放散阀等组成。梅山2#高炉重力除尘器大直径内径Φ9.5m，小直径内径Φ6.0m。梅山4#高炉重力除尘器直筒部内径Ф14.0m，扩散管下口直径Ф7.2m。重力除尘器上端设钟式遮断阀，便于休风时与煤气管网隔断。1.5.2半精除尘设备——洗涤塔洗涤塔的作用为：一是除尘，洗涤塔是半精除尘设备，二是冷却，把煤气冷却到40℃以下。工作原理是：当煤气由洗涤塔下部入口进入后，自下而上运动时，遇到由上而下喷洒的水滴，煤气和水进行热交换，使煤气温度降低，同时煤气中携带的灰尘被水滴所润湿，灰尘彼此凝结成大颗粒，由于重力作用，这些大颗粒离开煤气流随水一起流向洗涤塔下部，与污水一起经塔底水封排走，经冷却和洗涤的煤气由塔顶部管道导出。1.5.3精除尘设备煤气除尘分为湿式和干式两种。湿式除尘设备的优点：占地面积小、投资小、操作简单等，缺点：煤气中含水多，不利于TRT发电量的提高等。干式除尘又分布袋除尘和电除尘。干式除尘设备优点：除尘效果较好，煤气中含水少，利于提高TRT发电量等。缺点：占地面积大、投资大、需要设备与材料多等。梅山高炉煤气除尘设备采用流程如下：(A)2#高炉采用：炉顶—重力除尘器—比瑟夫洗涤塔—快开阀或TRT发电（钟阀调节顶压）—脱水器—叶形插板阀、水封—净煤气总管。(B)4#高炉采用：炉顶—重力除尘器—布袋除尘器—高压阀组或TRT发电—叶形插板阀、水封—净煤气总管。1.6喷吹系统高炉喷吹燃料通常是指通过风口向炉缸喷入液体（重油），固体（无烟煤、烟煤、塑料等）和气体（天然气）工业燃料来代替一部分冶金焦炭。我国喷吹燃料主要为煤粉，只有部分高炉喷吹重油或天然气。喷吹煤粉其作用有：(1)扩大了高炉冶炼用燃料的品种，代替部分冶金焦炭；(2)为高炉接受高风温提供了条件；(3)喷吹燃料还是一项有效的炉况调节手段。对高炉所用的喷吹燃料的要求是：燃料中可燃性碳、氢及其化合物的数量要多。对无烟煤要求碳素总量要接近于焦炭中的含碳量，有害杂质硫及灰分要低，可磨性好。煤粉粒度一般为0.08mm占60～70%以上。喷吹系统包括煤粉的制备和喷吹。煤粉制备工序为：原煤卸车、贮存、干燥、制粉、煤粉的贮存等，原煤由厂外运来后卸入煤场内，根据来煤的种类分别进入各个煤仓，原煤经配煤给料器（如煤种单一则不需要煤仓、配煤给料器设备）由皮带运输送圆盘给料机加入到磨粉机中，磨粉机中出来的粉煤用布袋收集到煤粉仓。我国高压喷吹装置的基本形式为：三罐重叠单系列式和双罐重叠双系列式。2高炉上料系统工艺2.12#高炉卷扬料车上料料车上料机是卷扬机牵引料车沿斜桥轨道往返于炉顶与料坑间的上料设备，主要由斜桥、料车、卷扬机三部分组成。(1)斜桥是供高炉料车行走的专门装置，类似斜梯的结构件，采用桁架式或实腹梁式的二点支撑结构。(2)每座高炉都配有两个料车，其容积大小随高炉容积的增加而增大，一般为高炉有效容积的0．7％～1．0％。(3)料车卷扬机作为一种高速、重型的特种起重机械，是高炉生产的关键设备又是料车上料机的驱动装置。料车卷扬机作为一种高速、重型的特种起重机械，是高炉生产的关键设备又是料车上料机的驱动装置，其工作特点是：a．能够频繁地起动、制动、停车、反向；b．能够按照一定的速度图运行；c．能够广泛地调速；d．起动与制动过程中，要求转速平稳，时间短。在进入卸料曲轨段，离开料车坑时不能有高速冲击；e．系统工作可靠，特别是行程开关接触点动作要求准确，确保终点位置准确停车。卷扬机的安全保护装置：（1）工作制动器（2）水银离心断电器（3）钢绳松弛断电器（4）过载保护①过电压保护②过电流保护③短路保护控制系统配置图主卷扬变频系统控制原理图主卷扬合闸控制回路电气原理图主卷扬PLC程序开出图2.24#高炉主皮带上料系统上料系统由矿石和焦炭中间称量斗送到上料主皮带机等设备组成，上料主皮带机由4台280kW10kV高压电机驱动。槽下及上料系统工艺流程图：2.2.1矿焦槽系统主要设备2.2.1.1焦炭贮运系统焦炭系统设置5个槽，其编号从距焦炭称量漏斗最近的一个开始，依次为1、2、3、4、5号焦槽。每个焦炭槽下设焦炭振动筛一台。共5台，其编号顺序与焦槽号相同，即No.1~5焦炭筛。焦炭系统采用集中称量方式，设置焦炭中间称量斗2个，编号为IC、IIC。称量斗均设有杠杆电子称和焦炭中子水分计，其主要功能是对焦炭进行集中称量并发出焦炭称量漏斗料满和料控信号。称量斗下方设置有液压闸门。焦炭称量漏斗IC及IIC上方设有电动转换溜槽，可分别切换到IC、IIC称量漏斗装料。2.2.1.2矿石贮运系统矿槽由A侧和B侧两排矿槽组成，其中，2A~6A为大粒度烧结矿槽，7A~9A为小粒度烧结矿槽，下方设有振动给料器和烧结矿振动筛各一台。其编号为No.2A~No.9A振动给料器和No.2A~No.9A烧结振动筛。NO.1A为小块焦槽，下方设有振动给料器一台，其编号为No.1A。从距离中间料斗最远的开始，A侧矿槽编号为1A~9A。1B~4B为杂矿槽，5B~7B为块矿槽，8B~9B为球团矿槽。它们的下方设有振动给料器，其编号为No.1B~No.9B。从距离中间料斗最远的开始，B侧矿槽编号为1B~9B。2A~9A侧和2B~9B侧矿槽下方共同设有矿石称量漏斗，其编号为2~9号，1A和1B小块焦槽下设有小块焦称量漏斗，编号为1号。槽下闸门PLC控制梯形图2.2.1.3上料系统上料系统包括矿石IC、IIC焦炭中间称量斗闸门，IO、IIO矿石中间称量闸门，上料主皮带机，主皮带机润滑站及检修设备等组成。保证皮带机的安全运转应采取以下安全措施：①在沿上料皮带机的两侧，布置了四对双向拉线开关，在设备出现故障或其他危险情况时，用于紧急停机；②沿上料皮带机两侧布置了两级跑偏开关，一级跑偏时报警，二级跑偏时自动停机；③设有打滑检测装置，用于检测皮带打滑，皮带严重打滑时自动停止设备运转；④用于提供停机自动信号的低速保护装置，是防止设备停机制动时冲击过大，当皮带速度自然减至规定值时，低速保护发出信号，制动器制动；⑤由电磁铁本体、走行机构、金属探测器、吊挂、工作平台及落地漏斗等所组成的检铁装置，将混入焦炭、烧结矿及辅料中的铁件检除清走，防止铁件撕坏上料皮带机。1．启闭器按结构型式可分为：(1)单扇型板式；(2)双扇型板式；(3)S型翻板式；(4)溜嘴式。2．给料机按结构型式不同可分为：(1)链板式给料机；(2)往复式给料机；(3)电磁振动给料机。3、振动筛(1)焦炭筛；(2)矿石振动筛。3炉顶系统3.1系统概述炉顶装料系统的功能是将原料系统配好的物料，按预先设定的装料程序装入炉内，以保证高炉的连续生产。3.1.1控制范围炉顶系统控制范围包括：无料钟炉顶（各阀采用液压驱动，定位监测采用位置传感器和位置编码器），均排压设备（均压分为二步进行），炉顶探料尺，炉顶液压站，集中润滑站，布料溜槽传动齿轮箱及其水冷设施，炉顶框架结构以及检修设施等。3.1.2