炼铁设备学习.pptx

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1、4.1 高炉本体第1页/共77页高炉本体概述高炉本体包括高炉炉型、炉衬、冷却装置、钢结构及基础。高炉炉型均为五段式，圆形工作空间。高炉大小以有效容积的立方米数表示；炉衬耐火材料围成高炉炉型。炉衬靠冷却装置保护，使一代工作炉龄可长达1015年；钢结构是加固炉体和支撑各种附属设备的构件。高炉本体结构仍在不断向高效、长寿方向发展之中。第2页/共77页概念：高炉内部工作空间剖面的形 状称为高炉炉型或高炉内型。（高炉内部籍炉墙而形成的工作空间几何形状称为高炉炉型。）高炉炉型第3页/共77页实践表明，设计炉型合理，能促进高炉冶炼指标的改善，并利于寿命延长，故炉型是高炉最基本的工艺参数。高炉炉型为圆断面五段

2、式即：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。现代高炉向大型化发展，合理炉型总的趋势是矮胖化。为使高炉保持合理炉型，还要靠炉体结构或炉墙的合理设计，并辅以正确的操作制度。第4页/共77页第5页/共77页五段式炉型适应了炉料自上而下温度升高体积膨胀的变化。因此炉身设计成截锥型，炉料到达炉腰部位开始熔化体积收缩，炉腹呈倒截锥型。这与上升煤气温度降低体积收缩也正好符合。直筒炉喉有利于向炉内布料及控制布料及控制煤气分布。直筒炉缸能暂存液态渣铁，上部设有风口（440个），最低部位设有出铁口（14个），必要时在中间部位设12个渣口。第6页/共77页高炉大小以内部有效容积的立方米数表示。我国有小于100m3的小

3、高炉，也有4000m3以上的巨型高炉。现代高炉向大型化方向发展，世界上最大的高炉5000m3以上。但高炉有效高度一般不超过30m。第7页/共77页炉衬第8页/共77页炉体结构（炉墙）炉体结构（炉墙）是指炉壳、冷却器和耐火炉衬三部分组成。炉衬主要是直接抵抗冶炼过程中机械、热力和化学的侵蚀，以保护炉壳和其他金属结构，减少热损失，并形成一定的冶炼空间即炉型。炉壳起密封渣、铁、煤气的作用，并承担一定的建筑结构的任务。冷却器用来保护炉衬、炉壳，其布置轮廓在很大程度上决定着操作炉型。第9页/共77页炉衬高炉炉衬是耐火材料围成高炉炉型的实体。其作用主要是形成高炉冶炼的工作空间，减少冶炼热损失，保护高炉钢结构

4、。第10页/共77页炉衬在高温冶炼中受炉料、渣铁、煤气的机械磨损、冲刷、粘结破坏和化学的侵蚀作用及热震等而逐渐损坏，至不能工作必须大修时，称为一代寿命终结。为减缓蚀损，高炉炉衬要用优质耐火材料砌筑，常用的耐火材料有陶瓷质的粘土砖、高铝砖、碳质的碳砖、石墨碳砖、碳化硅砖及其粘结剂、填充材料等耐火材料。第11页/共77页不同的耐火材料其耐火度、耐蚀性、导热性及强度均不同，其价格差异甚大，因此在高炉的不同部位应使用不同的耐火材料及不同的组合方式。既要满足长寿要求，又要节省建筑资金。第12页/共77页影响高炉寿命的因素很多，而炉衬的破损程度是根本。实践表明，炉衬寿命将随着冶炼条件而变，但最薄弱的环节应

5、在炉底（含炉缸）和炉身。为此高炉可采用全碳砖砌筑炉缸内衬，炉底则为碳转-粘土砖水冷综合炉底。第13页/共77页炉腹、炉腰和炉身下部是高炉炉衬侵蚀最严重的部位，尤其难以形成保护层的炉腰和炉身下部，目前已成为高炉炉衬的最薄弱环节。此部位耐火砖现趋向使用纯的氧化物（如纯氧化镁、纯刚玉），纯碳（石墨或半石墨硅）或纯碳化硅砖。第14页/共77页炉喉处主要受固体炉料摩擦和夹带炉尘的高炉煤气流冲刷作用，还有装入炉料时，温度的急剧变化带来的影响。故一般在炉喉直接与炉料碰撞的部位，要用耐磨耐热铸钢制成的炉喉钢砖来进行保护，钢砖下面部分用粘土砖。第15页/共77页第16页/共77页高炉冷却设备第17页/共77页（

6、l）保护炉壳。（2）对耐火材料的冷却和支承。（3）维持合理的操作炉型。（4）促成炉衬内表面形成渣皮，代替炉衬工作，延长炉衬寿命。一、冷却设备的作用第18页/共77页1.冷却介质：2.水水冷 空气风冷 汽水混合物汽化冷却 2.对冷却介质的要求：（1）有较大的热容量及导热能力；（2）来源广、容易获得、价格低廉；（3）介质本身不会引起冷却设备及高炉的破坏。二、冷却介质第19页/共77页水是高炉的血脉一刻也不能间断，所以常用两套供水管路和几种供水来源，以确保炉衬安全。第20页/共77页两种：外部冷却：向炉壳外部喷水冷却。内部冷却：将冷却介质通入冷却设备内部进行冷却。包括冷却壁、冷却板、板壁结合冷却结构

7、、炉身冷却模块及炉底冷却等。三、高炉冷却结构形式第21页/共77页高炉送风管路（风口）第22页/共77页1.作用：（1）热风总管：输送热风（2）热风围管：将热风总管送来的热风均匀地分配到各送风支管中。2.材质：均由钢板焊成，管中有耐火材料筑成的内衬。一、热风总管与围管第23页/共77页作用：将热风围管送来的热风通过风口送入高炉炉缸，并且通过它向高炉喷吹煤粉。二、送风支管第24页/共77页2.风口的损坏原因：（l）熔损；（2）开裂；（3）磨损。又称风口小套或风口三套，是送风管路最前端的一个部件，用紫铜或青铜制造，空腔式结构，内通水冷却。1.安装：成一定角度探出炉壁。三、风口第25页/共77页高炉

8、钢结构 第26页/共77页高炉钢结构 高炉钢结构包括炉壳、管道、框架、平台、走梯等等钢结构件和构筑物高炉是庞大的竖炉，设备层层叠叠，高达几十米至几百米以上。矗立在厂房设备的群体之中。高炉设备沉重。工作载荷、附加载荷也多，为使高炉坚固稳定、工作方便，其刚结构框架、支撑构筑物也比较粗大、宽敞。高炉是钢铁企业中最雄伟的设备之一。第27页/共77页高炉本体钢结构a炉缸支柱式；b炉缸、炉身支柱式；c炉体框架式；d自立式 第28页/共77页一、炉 壳由2090mm厚的钢板拼接而成的直径圆筒。第29页/共77页炉壳作用：固定冷却设备；保证高炉砌砖的牢固性；承受炉内压力和起到炉体密封作用。有的要承受炉顶荷载和

9、起到冷却内衬作用（外部喷水冷却时）。第30页/共77页一、作用：将高炉全部荷载均匀地传递到地基。二、组成：由埋在地下的基座部分和地面上的基墩部分组成，见图：高炉基础第31页/共77页 高炉基础1冷却壁；2水冷管；3耐火砖；4炉底砖；5耐热混凝土基墩；6钢筋混凝土基座 第32页/共77页第33页/共77页三、对高炉基础的要求 高炉基础应把高炉全部荷载均匀地传给地基，不允许发生沉陷和不均匀的沉陷。具有一定的耐热能力。第34页/共77页煤气取样器炉子煤气取样器由卷扬机牵引，将取样钢管从炉子取样口插入炉内，从炉壁至高炉中心共分59点测定煤气温度、一氧化碳、二氧化碳浓度。用以监测高炉内煤气分布和利用情况

10、，供操作人员调剂高炉的依据。第35页/共77页第36页/共77页高炉附属系统第37页/共77页1.供料系统第38页/共77页1.1 贮矿槽与贮焦槽一.作用：起原料的贮存作用；有利于实现配料等作业的机械化和自动化。第39页/共77页为最短运输路程，集中控制及时按高炉要求的顺序，批量向高炉上料，在高炉附近边设足够数量和容积的焦槽和矿槽。设计规定在最大出料量时应有如下储存时间:矿槽贮存1218小时的矿石量，焦槽贮存68 小时的焦炭量。第40页/共77页矿槽、焦槽都是钢结构件，主体由钢板焊接而成，然后固定到支柱上。在槽内都涂有耐磨材料-灰绿岩。矿槽耐磨层厚度为一般为40mm，焦槽耐磨层厚度一般为30m

11、m。槽内的料一般都不放空，因此往槽内装料时，没有直接的冲刷，槽壁的磨耗都比较均匀。第41页/共77页第42页/共77页1.2 振 动 筛储矿槽下的筛子是用来筛去焦碳。烧结矿以及其他原材料中的粉末，有时还兼作给料用.筛子的类型主要有辊筛，惯性振动筛，电磁振动筛。惯性振动筛又有简单振动筛和自定中心振动筛以及双质体的共振筛。从筛板层数分有单层、双层、多层。从安装方式来分，有固定式和台车式。从用途上分，有焦碳筛，烧结矿筛及其他原料筛。第43页/共77页对储矿槽下的筛子的要求:耐磨性能好，噪音小，对原料的破碎尽可能小，应有较高的筛分效率。当筛子向称量漏斗给料时，还要求余振量(断电后筛子靠惯性振动产生的给

12、料量)要小，以减少称量误差。另外还要求设备结构简单、维修工作量小。第44页/共77页第45页/共77页1.3 称量漏斗焦炭称量漏斗用来接受经过筛分的合格焦炭，然后按照重量要求进行称量，再卸入上料皮带输入机。矿石称量漏斗用来称量烧结矿、球团矿及生矿石，其安装部位有的在贮矿槽下面，也有的在料坑里，称量后的炉料经过漏斗、闸门卸入皮带输送机。称量漏斗有机械秤和电子秤。下图为电子秤的称量漏斗。第46页/共77页第47页/共77页1.4 上料设备一、概念上料机：指将炉料直接送到高炉炉顶的设备。二、方式有料罐式、料车式和皮带机上料三种方式。第48页/共77页皮带运输机现代大型高炉都采用皮带运输机向高炉供料，

13、这样可使矿槽远离高炉，使高炉附近场地宽敞。皮带机上料能力大，正适于大型高炉应用。上料皮带的倾角一般在1115度。距高炉水平距离约200300米，皮带宽1.52.0米，速度2米/秒左右，上料胶带芯体材料多为尼龙和钢绳。第49页/共77页第50页/共77页 炉顶装料设备是将炉料装入高炉并使之合理分布，同时起炉顶密封作用的设备。1.5 炉顶装料设备第51页/共77页第52页/共77页 对炉顶装料设备的基本要求：要适应高炉生产能力；布料均匀，能够调节炉料堆尖位置；保证炉顶可靠密封；设备结构简单和坚固；操作方便，尽可能实现自动化。第53页/共77页炉顶装料设备分类：有钟炉顶：包括受料漏斗、旋转布料器、大

14、小钟漏斗、大小钟、大小钟平衡杆、探尺无钟炉顶：包括受料漏斗、上下密封阀、中心喉管、布料溜槽、探尺高压操作的高炉还有均压阀、放散阀第54页/共77页2.送风系统第55页/共77页送风系统概述高炉送风系统包括高炉鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路以及管路上的各种阀门等。高炉生产1t生铁需1400-1600立方米的空气，其质量大约2t；每1立方米高炉有效容积每分钟需要鼓入2.5-3.5立方米的空气，一座2000立方米高炉每分钟入炉标态风量近6000立方米。第56页/共77页热风带入高炉的热量约占总热量消耗的四分之一，提高风温是降低焦比的重要手段。高风温是加大喷吹量，发展喷吹技术的重要措施之一。目前鼓

15、风温度一般水平1000-1200，最高可达1400。热风炉以高炉煤气和焦炉煤气为燃料，高炉煤气约有二分之一用于热风炉，提高热风炉效率对降低炼铁能耗有重大现实意义。第57页/共77页热 风 炉热风是降低焦比、增加产量的重要措施之一。现代蓄热式热风炉依照燃烧室的位置不同可分为内燃式和外燃式。所谓外燃式即将蓄热室与燃烧室分离。实践证明，外燃式热风炉风温一般可定在1200。且燃烧室、拱顶、蓄热室都很稳定。与传统的内燃式热风炉相比：投资高（同等风温约高15%35%）、钢材消耗多、热损失面大等是缺点。因此，不宜在中小高炉上采用。第58页/共77页3.渣铁系统第59页/共77页渣铁处理系统高炉冶炼主要产品是

16、铁水，副产品有炉渣、煤气和炉尘。渣铁由高炉下部炉缸部位出铁口排出。模拟高炉设有4个铁口，设置两个对称的出铁场，出铁场分为主付两跨，主跨28m，设有铁沟和摆动流嘴，付跨20m，设有渣沟。每个铁口都有两条可停靠鱼雷罐车的专用线，与出铁场垂直布置。由高炉炉缸排出的渣铁经出铁场的主沟上的渣铁分离器分开，铁水经摆动流咀装入罐车运到炼钢厂炼钢。炉渣则进一步处理变成水渣或干渣。水渣处理是将出铁场渣沟熔渣流入吹制箱。干渣是炉渣处理的辅助手段，它是将熔渣放入坑里，用水喷淋冷却，之后装车运走的一种处理方式。第60页/共77页渣铁处理系统：包括出铁场、开口机、泥炮、炉前吊车、铁水罐、堵渣机、水渣池及炉前水力冲渣设施

17、等。任务：定期将炉内的渣、铁出净并及时运走，以保证高炉连续生产。第61页/共77页一、开铁口机开铁口的所有工序应力求机械化并能远距离操作，以保证操作人员的安全。目前使用的开铁口机，为一带钻头的钻杆，利用电动机通过减速器驱动钻杆旋转，钻杆前端装一嵌硬质合金的钻头。它的功用是将已干燥好并准备出铁的铁口钻开，其钻进深度是钻头与铁水接近接触但还没有达到接触的程度为止。当钻杆快要开通铁口时，钻杆应能尽快退出铁口孔道，以免被铁水烧坏。开铁口的钻头直径和钻孔深度，应根据高炉容积出铁口区衬厚度、出铁口正常深度及出铁口直径来确定。第62页/共77页二、泥 炮泥炮用于高炉出铁后它将泥压出以堵塞出铁口。其结构型式由

18、蒸气泥炮发展到目前广泛使用的电动泥和近来逐渐改用的液压泥炮。其结构上发展的主要依据是由于炉容的逐渐增大以及工艺操作上对泥炮推泥压力要求不断增高的结果。大型高炉以逐渐使用碳素无水泥炮，在采用二蒽油作粘结剂的无水炮泥后，出铁口的干燥速度加快有利于出铁口的维护。炮嘴在插入铁口泥套的过程中炮嘴的中心线应始终保持与铁口中心线相吻合。第63页/共77页三、主沟加盖机随着高炉的大型化，高炉出铁次数增多出铁时间延长，而开铁口出铁时冒出的大量烟尘严重污染出铁场周围的环境，主沟加盖机的主要作用是在铁口处的渣铁沟上加上保护盖（或罩）。从而出铁时不见渣铁（除出铁开始和终了），显著改善了出铁场的工作环境。第64页/共7

19、7页四、渣铁分离器渣铁分离器是保证渣铁分离的装置，其所以能够将炉渣在大闸前有侧面的渣沟排出，是由于渣沟底面高于大闸后的小坝。为了使渣铁很好分离，必须有一定渣层厚度，通常用大闸开孔上沿到铁水流入铁沟的入口处（小坝）的垂直高度与大闸开孔高度之比来控制。第65页/共77页第66页/共77页五、摆动流嘴对于大型高炉，由于出铁量增加，铁水罐增多，单线铁路长度增加，使得铁沟延长。因此采用摆动流嘴，来缩短铁沟长度，减少出铁场面积，改善操作条件，减轻劳动强度。摆动流嘴设在出铁场铁沟尽头，它可使铁水流入指定的混铁罐车内。一个混铁车在装满铁水后，可以通过摆动流嘴传动机构使摆动流嘴倾动，并使铁水再流入另一个混铁车中

20、。第67页/共77页第68页/共77页六、因巴设备从高炉出来的熔渣经渣沟流到粒化器粒化。渣水混合物经冲渣沟汇集于接受槽，然后通过设在脱水转鼓内的槽形分配器，沿转鼓全长将渣水混合物送入正在旋转的转鼓脱水。转鼓不停的旋转，鼓内的轴向挡板从转鼓下部将渣粒提出水面，脱水的渣粒卸荷于转鼓内槽形分配器上方的胶带机上，该胶带机连续的将脱水的干渣（含水分约12%）运出鼓外卸于转运胶带系统，然后运至贮渣场。整个粒化装置再排烟罩下，通过烟囱能排出所产生的蒸汽和烟气。第69页/共77页4.高炉煤气处理系统煤气除尘系统是用来回收高炉煤气，并经除尘后供冶金联合企业做气体燃料使用。煤气除尘设备种类较多，各高炉的除尘系统也

21、有不同的组合方式。第70页/共77页煤气回收及除尘系统：包括煤气上升管、煤气下降管、重力除尘器、洗涤塔、文氏管、脱水器、电除尘器或布袋除尘器第71页/共77页第72页/共77页一、重力除尘器重力除尘器在高炉煤气除尘系统中用的最普遍。重力除尘器可以除去粒径大于30的大颗粒灰尘，除尘率可达80%，出口的煤气含尘量为210g/m3。其排灰装置是一个桶形阀。清灰阀工作温度为300度，放空时的工作压力等于高炉的炉顶压力，要求有很好的密封性能。第73页/共77页重力除尘器工艺：当煤气流从下降管进入除尘气后，煤气流速急剧下降。由于出口设置在上侧部，这样煤气流 从进来到出去方向倒转180度。因此煤气流中颗粒较

22、大的粉尘由于重力及惯性力的作用离开气流，沉降到除尘器的底部。这些灰尘通过下部的筒形阀定期排入下部的螺旋清灰器中，经螺旋清灰器定期排出，由卡车运走。第74页/共77页二、文氏管除尘工艺带有大量粉尘的煤气流从文氏管上部收缩管进入时，其流速逐渐升高，压力降低，到达喉口时达到最大。此时，在喉口部对煤气流喷水。由于煤气流中粉尘流速与水速相差极大，粉尘粒子与水滴粒子之间发生激烈的碰撞。当进入下部扩张管后，因流速逐渐变慢，压力升高，因此水滴粒子与粉尘粒子发生凝集，最后一同沉降到文氏除尘器下部。文氏管除尘器除去粉尘的同时，也使煤气流得到冷却。第75页/共77页三.布袋除尘器 除尘原理：为过滤除尘，含尘煤气流通过布袋时，灰尘被截留在纤维体上，而气体通过布袋继续运动，通过振动或反吹将粉尘清落卸出，属于干法除尘。第76页/共77页感谢您的观看！第77页/共77页