高炉生产讲义

高炉生产流程概述高炉炼铁是一个复杂的物理、化学过程，是至今为止所有科学家、高炉冶炼专业者都没能摸清高炉内到底发生什么样的过程，只是在模拟，在实验室中根据化学变化推算出铁是怎么炼成的。现代高炉冶炼特点是：第一，长期连续生产，一直从开炉到大修，仅在设备检修或发生事故时暂停生产（休风），不停的装料和不停的出铁出渣；第二就是规模大型化；第三就是机械化和自动化程度越来越高；第四就是生产的联合性，高炉本身来讲就是各系统有机的协调，在企业里炼铁工序是龙头，一旦休风或减产会给整个联合企业带来严重影响。一、首先让我们认识一下高炉：炉喉炉身炉腰炉腹风口炉缸铁口死铁层我们的高炉炉型参数：项目死铁层炉缸炉腹炉腰炉身炉喉合计高度（cm）1450380033001600126002000直径6798760088006000(cm)体积(m3)145.05172.38174.5897.31548.3756.551049.2炉顶标高：34.635m，风口中心线：11.6m，铁口中心线：8.375m，二、再了解什么是铁：通常我们说的都是生铁；定义是含碳（C）大于1.7%以上并含有一定数量的硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）等元素的铁碳合金的统称。还有的说是含碳在2.11%～4.3%之间的叫生铁。熟铁是含碳小于0.21%的铁碳合金，钢介于两者之间。生铁分炼钢铁、铸造铁和特殊生铁，【Si】小于1.25%的生铁叫炼钢生铁，大于等于1.25%的叫铸造铁。有L04、L08、L10、Z14、Z18、Z22等牌号。三、关键是高炉的工艺流程：高炉炼铁中，高炉是工艺流程的主体，是从其上部装入铁矿石、燃料和溶剂向下运动；下部鼓入空气（热风）燃烧燃料（现在还在下部喷煤、喷天然气等），产生大量的高温还原性气体向上运动；炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最终形成液态的炉渣和生铁。一、烧结矿、球团矿、焦炭通过上料皮带运到称量矿槽，经过振筛进入秤斗，通过皮带放入料车，由卷扬将各种物料拉到炉顶后，放入料罐，通过开关上下密，按照工艺要求将原燃料放入高炉，焦炭通过风口吹进的热风燃烧后，产生高温的煤气流，与烧结和球团发生还原反应，变成液态的渣铁进入炉缸，定期从铁口放出，在主沟撇渣器处将渣铁分离，铁水由铁钩流入铁水罐送到炼钢厂，液态炉渣通过高压水冲成粒状水渣进入渣池，捞出后运到矿渣微粉或外卖。二、空气通过高炉鼓风机沿管道送到热风炉，在热风炉经过加热变成高温热风，通过热风管道送到每个风口，进入高炉，与焦炭燃烧生成高温煤气流于矿石反应后形成煤气通过炉顶管道进入重力除尘器，形成半净煤气后进入除尘箱体，经过布袋过滤后变成净煤气通过TRT利用余压进行发电，最后进入公司煤气总管网送到各用户。三、无烟煤和烟煤通过皮带被运到磨机，通过磨煤机磨成煤粉，通过输煤管路送到每个风口，通过喷煤枪喷入高炉风口里燃烧参与反应并提供热量，加热和还原矿石，生成液态的渣铁，并形成煤气。四、净水经过处理后，通过水泵加压送到高炉本体，分别对整个高炉和各风口以及热风阀、燃烧阀进行冷却，并循环使用。还原过程：高炉装入的焦炭主要成分是碳，遇到高温的热风后燃烧，分解反应：C+O2====CO2CO2+C===2COCO+Fe2O3===2Fe+3CO2这是间接还原，还有直接还原Fe2O3+3C====2Fe+3CO这些是简单的公式，实际很复杂，只是说明一下。高炉追求的是间接还原反应的合理性，能充分利用煤气，降低消耗。高炉工艺流程除高炉本体外，还有上料系统、装料系统（炉顶）、送风系统、回收煤气与除尘系统、渣铁处理系统、喷吹系统以及为这些系统服务的动力系统，称八大系统。装料系统1、高炉本体：由耐材、钢结构构成的封闭状容器。2、上料系统：包括贮矿场、贮矿槽、焦槽、槽上运料设备、槽下筛分设备、返矿及返焦运输设备、称量设备（矿秤和焦秤）、将炉料运到炉顶的设备（皮带、料车与主卷扬机）。3、装料系统：之前是采用料钟式的装料炉顶，布料单一，而且难以承受高压操作，已经被淘汰。现在采用的是无料钟式炉顶装料设备，包括受料罐、上下密封阀、节流阀、中心喉管、布料溜槽、旋转装置及液压传动设备、探尺、均压阀和均压放散阀等。4、送风系统：包括过滤器、鼓风机、冷风管道、放风阀、混风阀、热风炉、热风总管、环管、支管、风口，富氧的高炉还有送氧管（在冷风管道上）。5、煤气回收和除尘系统：干式除尘高炉的包括炉顶煤气上升管、下降管、重力除尘器、布袋箱体、高压阀组、TRT余压发电机组（我们这里的是CTC机组同轴机组余压发电）。6、渣铁处理系统：包括出铁场、泥炮、开口机、炉前吊车、渣铁沟、渣铁分离器、铁水罐、铸铁机、修包间、干渣坑、水渣池以及炉前水利冲渣系统。7、喷吹系统：包括原煤场、原煤输送机、磨煤机、烘干用煤气发生炉、煤粉仓、煤粉输送设备及管道、高炉分配调节器、喷枪、压缩空气及安全保护系统等。高炉本体上料系统包括原料场合称量料车送风系统回收煤气与除尘系统喷吹系统渣铁处理系统动力系统提供个系统的动力能源。8、动力系统：包括电、水、压缩空气、工业氧、氮气、蒸汽等系统，着重说水系统；包括高炉本体（还有风口）、热风炉阀门冷却水、工业水和软化水的给排水系统，铸铁机用水、水力冲渣系统（浊环）底滤式冲渣系统，还有柴油机泵备用。四、我们再了解一下高炉主要技术经济指标：1、高炉利用系数η（t/m3.d）：通常说的利用系数是高炉有效容积利用系数，是一昼夜每立方米高炉有效容积生产的生铁吨数。有效容积(v)是指铁口中心线到炉喉间的高炉容积，而风口中心线到炉喉间的容积叫工作容积，欧美使用工作容积，还有一种计算方法叫炉缸面积利用系数，我们通常不用。公式：η=P/V;P—高炉每昼夜生产合格生铁量。V—高炉有效容积。举例：一座1080高炉每天生产合格生铁3300吨，计算利用系数？η=P/V=3300÷1080=3.056（t/m3.d）2、冶炼强度I(kg/m3.d):他是衡量高炉强化程度的指标，指每昼夜每立方米高炉有效容积消耗的焦炭量（干焦量），有焦炭冶炼强度和综合冶炼强度两个指标。公式：I焦=QK/V;I综=（QK+Q喷）/V一般冶强达到1.2～1.63、焦炭负荷p，是指炉料中铁矿石总量与每批炉料中焦炭量的比值。这个指标越高越好。P=Q矿/Q焦4、休风率：是指高炉停产时间占规定日历作业时间的百分数。上面的指标是反映高炉生产率、作业率的指标。5、生铁合格率;是反映质量的指标。指符合国家标准规定值的生铁量占高炉总产量的百分数。（我们规定【s】大于0.070的铁叫号外铁）6、焦比K(kg干焦/tFe)：是冶炼1吨合格生铁所需要的干焦量。公式：K=QK/P7、煤比（kg煤粉/tFe）:是冶炼1吨合格生铁所喷吹的煤粉量。公式：Y=QY/P8、焦丁比KJ（kg/t）：为有效利用焦炭，将槽下筛出的碎焦再筛出规定粒度的小焦丁与烧结或球团混装入炉，即每吨生铁消耗的焦丁量就是焦丁比。公式：KJ=QKJ/P9、燃料比（kg/t）：即冶炼1吨生铁所消耗的干焦量与煤粉量和焦丁量之和。公式：K燃=（QK+QY+QKJ）/P10、工序能耗：指一段时间内高炉系统及辅助系统和直接为炼铁生产服务的附属系统所消耗的各种能源的实物消耗量，扣除回收利用能源，折算成标煤，与该段时间内生铁产量的比值。五、高炉生产所需要的原燃料和产品：原料主要有烧结、球团、块矿（生矿）、锰矿石和溶剂；燃料主要有焦炭、型焦、煤粉，还用过木炭、白煤、重油等。焦炭至关重要，它的作用是发热剂（70～80%）、还原剂、骨架的作用，也是生铁形成过程中渗碳的碳源。焦炭质量决定所建高炉炉容的大小，决定煤比的高低，决定炉缸的工作状态，所以要求：1、固定碳含量要高、灰分要低。我国焦炭的含碳量一般在82%～84%，灰分含量在11～15%，经验数据：焦炭灰分增加1%，焦比升高1%～2%，产量降低2%～3%。2、含硫、磷杂质要低。高炉80%以上的硫来自焦炭。含硫升高0.1%，焦比升高1.5%～3%，产量降低2%～5%，影响极大。3、焦炭的机械强度要好，起到骨架作用。4、粒度要均匀，粉末要少。5、水分要稳定。6、焦炭的反应性要低（焦炭与CO2反应的能力），抗碱性要强。7、焦炭的高温强度要好，即热反应性要好。最终要求原燃料达到精料：“高、稳、熟、匀、净、小”，即渣量小于300，成分稳定、粒度均匀；具有良好的冶金性能；炉料结构合理。产品是生铁，副产品是炉渣、高炉煤气和炉尘（瓦斯灰），各有用途。六、熟悉一下高炉操作与事故处理（一）、高炉操作：高炉操作的任务是：在已有的原燃料和设备等物质条件的基础上，灵活运用一切操作手段，调整好炉内煤气流与炉料的相对运动，是炉料和煤气流分布合理，在保证高炉顺行的同时，加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程。充分利用能量，获得合格生铁，达到高效、优质、低耗、长寿、环保的最佳冶炼效果。技术操作水平至关重要。1、高炉有四大操作制度：（1）、热制度，即炉缸应具有的温度与热量水平。（2）、造渣制度，即根据原料条件，产品的品种质量及冶炼对炉渣性能的要求，选择合适的炉渣成分（主要是碱度）及软熔带结构和软熔造渣过程。（3）、送风制度，即在一定的冶炼条件下选择适宜的鼓风参数和根据炉缸状况变化对他适时调节，包括：风量、风温、风压、喷煤、富氧、风口面积和长度。（4）、装料制度，即利用装料装置的布料功能对装料顺序、料批大小和料线高低的合理规定和适时调节，包括：料线、批重、装料顺序、装料装置的布料功能变动（布料圈数和环数、角度选择）。高炉的强化程度、冶炼的生铁品种、原燃料质量、高炉炉型及设备状况是选定各种合理操作制度的根据。2、怎么进行炉况的判断和调节：（1）、直接观测：看铁、看渣、看风口。（2）、利用仪表曲线：热风压力和风量；探尺、炉顶温度和炉喉温度、压差和透气性。七、炉前操作1、出铁前都需做好哪些准备？（1）做好铁口泥套维护，保持泥套深度合格并完整无缺。（2）每次出铁前检查炉前设备是否符合要求；（3）每次出完铁拔回泥炮后，要立即装好炮泥并用水冷却炮头，防止炮泥干燥影响堵口。（4）检查撇渣器，发现破损影响渣铁分离必须修补，存铁水出铁前必须清楚上面渣壳，挡好下渣沙坝。（5）清理好渣铁沟，挡好各处沙坝，检查铁沟嘴是否完好，铁水罐是否对正，罐是否破损、是否有水、杂物，冲渣水是否正常；（6）准备好出铁用的工具、河沙或焦粉等材料。2、炉前常见事故：跑大流、铁口自动跑铁、铁口放炮、铁口连续过浅、铁口堵不住、渣铁外溢、铁水落地、小坑烧穿或铸死。3、铁口喷溅：开始短时间的喷溅是合理的。但异常应该处理。（1）、生产操作与维护不当、炉前设备的功能存在缺陷。（2）、炮泥的使用性能、操作性能不好引起异常喷溅。（3）、铁口区域砖衬产生裂纹，铁口孔道内炮泥中的裂纹会导致煤气窜入铁流引起异常喷溅八、休风、复风高炉在生产过程中因检修、处理事故或其他原因需要中断生产时，停止送风冶炼就叫做休风。根据休风时间的长短，休风4h以上就叫长期休风，低于4h以下的叫短期休风。长期休风又分为计划休风与非计划（事故）休风。倒流休风：就是将休风后高炉内残留的煤气通过热风管道倒流经热风炉（基本不用了）或专用的倒流烟囱排除的休风操作。一般是换风口或处理风口设施是倒流。炉顶点火：高炉休风后点燃从炉喉料面逸出的残存煤气叫炉顶点火。是保证炉顶设备检修的一项安全措施，短期休风可以通蒸汽或氮气，不用点火。长期休风就是不检修炉顶设备也尽可能点火，尤其是通蒸汽的高炉。