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  2. 15

    2023

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    02

    高爐煉鐵生產工藝知識


    一、高爐煉鐵主要工藝設備

    高爐煉鐵主要由高爐本體及其他輔助設備組成,其組成有:①高爐本體、②供料設備、③送風設備、④噴吹設備、⑤煤氣處理設備、⑥渣鐵處理設備。

    通常,輔助系統的建設投資是高爐本體的4~5倍。生產中,各個系統互相配合、互相制約,形成個連續的、大規模的高溫生產過程。高爐開爐之后,整個系統必須日以繼夜地連續生產,除了計劃檢修和特殊事故暫時休風外,般要到一代壽命終了時才停爐。

     

    1、高爐本體

    密閉的高爐本體是冶煉生鐵的主體設備。是由耐火材料砌筑成豎式圓筒形,外有鋼板爐殼加固密封,內嵌冷卻設備保護。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。

     

    2、供料設備

    高爐上料是煉鐵高爐系統中最重要的一環,及時、準確的配料、上料是保證高爐產量和產品質量的前提。

     

    3、送風設備

    高爐送風系統包括:鼓風機、冷風管路、熱風爐、熱風管路以及管路上的各種閥門等。其中鼓風機和熱風爐是送風系統的主要設備。

    ①高爐鼓風機

    高爐鼓風機是高爐最重要的動力設備。它不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣,而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動力。

    ②高爐熱風爐

    熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備,是現代高爐不可缺少的重要組成部分?,F代熱風爐是一種器熱式換熱器。目前風溫水平為1000C~1200 C,高的為1250 C-1350 C,最高可達1450 C~1550 C。

     

    4、噴吹設備

    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,其工藝流程一般包括煤粉的制備、煤粉的噴吹。

     

    5、渣鐵處理設備

    高爐渣鐵處理系統主要包括:爐前工作平臺、出鐵場、渣及鐵溝、開口機、泥炮、堵渣機、鑄鐵機、爐渣處理設備、鐵水罐等。出鐵場一般比風口平臺低約1.5m.由鐵口到砂口

    (撤渣器或渣鐵分離器)的一段為主溝。

     

    6、煤氣處理設備

    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。

    ①濕法除塵工藝流程:荒煤氣→重力除塵器→冼滌塔(半精除塵) →文氏管(精除塵)→脫水器→高壓閥組→凈煤氣。

    ②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。

     

    二、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始終的復雜工藝過程。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行,力求獲得更好的技術經濟指標。高爐日常操作主要包括:①開爐、休風、停爐操作;②高爐爐況判斷與調節;③爐前操作。

     

    1、開爐

    開爐是高爐一代爐齡的開始。

    ①開爐前的準備檢查:開爐前必須對高爐全部設備進行仔細檢查和試運轉。

    ②烘爐必須根據一一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行合理的開爐裝料。

    ④點火可用700-750C的熱風開爐點火。點火前均應關閉大小料鐘,打開爐頂放散閥,并切斷與煤氣系統的聯系。煤氣成分接近正常、煤氣壓力達到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完畢。

     

    2、停爐

    停爐分為;大修停爐和中修停爐。

    大修停爐主要是因為爐缸爐底侵蝕嚴重,無法繼續生產。若爐缸爐底良好,而其他部位損壞或爐腹以上磚襯侵蝕嚴重,則需要停爐中修。

    停爐方法主要有充填法和空料線噴水停爐法兩種。

    充填法:是在決定高爐停爐時停止上礦石。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。此法比較安全但停爐后要清

    除充填物,浪費人力物力??樟暇€噴水法:是在停爐開始停止裝料,待料面下降上部空間擴大時,從爐頂噴水。當料面到達風口平面或其上1~2 m時停止送風,繼續噴水。待爐缸內紅焦全部熄滅后,開始修理。此法可大大縮短修爐時間,但要注意安全(爐墻坍塌、煤氣)。

     

    3、休風

    高爐生產過程中因臨時檢修或計劃檢修, 而需要短期或者長時間停止送風。

    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,以保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],減少爆炸的可能性。

    高爐恢復送風時,也要注意煤氣安全。

     

    4、高爐基本操作制度

    高爐操作的基本任務: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。

    高爐基本操作制度包括:爐缸熱制度、送風制度、造渣制度、裝料制度等。

     

    5.爐況判斷

    間接觀察法:通過熱風壓力表、爐頂煤氣壓力表、冷風流量計、爐頂煤氣溫度計、爐頂煤氣成分等判斷爐況。

     

    6、爐況處理

    正常爐況的特征為:

    ①熱制度穩定;

    ②造渣制度穩定;

    ③爐缸工作均勻活躍;

    ④煤氣分布合理,分壓穩定;

    ⑤下料速度均勻;

    ⑥冷卻水溫差符合規定。

     

    7、爐前操作與熱風爐操作

    爐前操作的主要任務:是通過渣口和鐵口及時將生成的渣鐵出凈:維護好鐵口、渣口和砂口及爐前機械設備(開口機、泥炮、堵渣機和爐前吊車),保證高爐生產正常進行。

    熱風爐操作的任務:穩定的向高爐提供熱風,為高爐降低焦比、強化冶煉創造條件。熱風爐工作分為燃燒期和送風期。每座高爐至少配置兩座熱風爐,一般配置三座,大型高爐以四座為宜。

     

    三、高爐煉鐵原料

    1、煉鐵原料主要由鐵料、燃料、熔劑組成。

    鐵料:燒結礦、球團礦、塊礦

    燃料:焦炭、煤粉

    熔劑:白云石、硅石、螢石等(一般不配加)

     

    2、原料的作用:

    ①鐵礦石:(一般為赤鐵礦、磁鐵礦)提供鐵元素。冶煉一噸鐵大約需要1.5—2噸礦石。

    ②焦炭:提供熱量;提供還原劑;作料柱的骨架。冶煉一噸鐵大約需要500Kg焦炭。

    反應方程式 C(焦炭)+O2=CO2

    C焦炭+CO2=2CO

    ③熔劑:(石灰石、白云石、螢石)使爐渣熔化為液體;去除有害元素硫(S)、除去雜質

    ④空氣:為焦碳燃燒提供氧、提供熱量。

     

    四、煉鐵原理

    Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,

    Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2

    (反應條件——高溫)

     

    五、高爐煉鐵工藝流程

    煉鐵工藝流程是將含鐵原料、燃料及其它軸助原料按一定比例自高爐爐頂裝入高爐,井由熱風爐在高爐下部沿爐周的風口向高爐內鼓入熱風助焦炭燃燒(有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃科),在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳。原料、燃料隨著爐內熔煉過程的進行而下降,在爐料下降過程和上升的煤氣相遇,先后發生傳熱、還原、熔化、脫炭作用而生成生鐵,鐵礦石原料中的雜質與加入爐內的熔劑相結合形成渣,爐底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐,送往煉鋼廠,同時產生高爐煤氣,爐渣兩種副產品,高爐渣鐵主要由礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成,自清口排出后,經水淬處理后全部作為水泥生產原料,產生的煤氣從爐頂導出,經除塵后,作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。

    高爐煉鐵,唐山嘉恒實業有限公司

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