炼铁工艺介绍课件.ppt
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1、1,高炉炼铁工艺介绍,2,主要内容,高炉炼铁基本原理高炉操作基本制度高炉炼铁工艺流程新区炼铁系统参数及工艺特点,3,一、高炉炼铁基本原理,1、高炉炼铁概述高炉是一种竖炉型逆流式反应器。高炉冶炼用的铁矿石和燃料、熔剂等由炉顶的装料设备装入炉内的,并向下运动;从下部鼓入的空气燃烧燃料,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、滴落、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程,最终生成液态炉渣和生铁。炉渣和生铁定期通过铁口外排。通过炉前撇渣器进行渣铁分离,铁水通过鱼雷罐运到炼钢或铸铁。炉渣经过水淬后,输送到渣场。高炉炼铁的主产品是生铁,副产品是高炉煤气、水渣、炉尘。,4,2、高炉炼铁原、
2、燃料高炉炼铁主要原、燃料为铁矿石、燃料、熔剂。 铁矿石 铁矿石种类 铁矿石分为天然矿和人造富矿。 天然矿按铁氧化物的主要矿物形态,分为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱 铁矿等。炼铁常用的天然矿有澳矿、印度矿等。锰矿一般在洗炉、生产锰铁时才使用,在高炉开炉时为改善渣铁流动性,也加入一部分锰矿。 烧结矿和球团矿统称人造富矿,人造富矿的出现解决了精矿粉、富粉矿的利用问题,同时用人工手段改变矿石的冶炼性能,所以人造富矿优于天然矿。烧结矿一般为碱性,球团矿为酸性,通过烧结矿和球团矿搭配入炉形成合适的炉渣碱度。 铁矿石代用品 高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮等,这些原料均要加入人造富矿原料中使用。 对铁矿石的质量要求
3、 贯彻精料方针,可概括为:“高、熟、净、小、匀、稳”六个字。 炼铁工作者经过长期的生产实践总结出“七分原料三分操作”或“四分原料三分设备三分操作”说明精料对高炉生产决定性影响。,一、高炉炼铁基本原理,5, 燃料主要有焦炭和煤粉,煤粉分无烟煤和烟煤。 焦炭在高炉中主要作用提供高炉冶炼所需的大部分热量。高炉冶炼所消耗热量的7080来自燃料燃烧。提供高炉冶炼所需的还原剂。焦炭中的碳及焦炭燃烧产生的一氧化碳是铁及其它氧化物进行还原的还原剂。高炉料柱的骨架。由于焦炭在高炉料柱中约占1/3-1/2的体积,而且焦炭在高炉条件下即不熔化也不软化,它能在高炉中能起支持料柱、维持炉内透气的骨架作用。生铁形成过程中
4、渗碳的碳源。由于煤粉不能形成料柱骨架,所以喷煤不能完全替代焦炭使用。 对焦炭的质量要求 灰分要低,固定碳含量要高;含硫等有害杂质少;机械强度要高,粒度要均匀、粉末要少;成分稳定,反应性要低,抗碱性要强。 对煤的质量要求 灰分要低,固定碳含量要高;含硫等有害杂质少;发热量要高;煤的燃 烧性要好;可磨性要好。,一、高炉炼铁基本原理,6, 熔剂由于高炉造渣的需要,入炉中常需配加一定数量的助熔剂,简称熔剂。 熔剂种类 主要有石灰石(CaO3)、白云石Ca(MgO)CO3、萤石(CaF2)。 由于目前高炉采用大部分人造富矿冶炼,熔剂在烧结生产时已添加到烧结矿中,形成碱性烧结矿,高炉一般不需单独吃熔剂。
5、高炉开炉时或洗炉时吃一部分熔剂。 萤石作为一种洗炉剂,只有在特殊情况下才采用。 对熔剂的要求 有效成分(CaO+MgO)含量高;熔剂中S、P杂质要少。,一、高炉炼铁基本原理,7,3、高炉内型结构,一、高炉炼铁基本原理,8,4、高炉内炉料的分布,按状态不同分为五个区域:块状带、软熔带、滴落带、风口回旋区、渣铁贮存区。,高炉内炉料状态分布示意图 软熔带示意图,一、高炉炼铁基本原理,9,5、炉内各区域的反应及特征,块状带:炉料中水分蒸发及受热分解,铁矿石还原,炉料与煤气热交换;焦炭与矿石层状交替分布,呈固体状态;以气固相反应为主。软熔带:炉料在该区域软化,在下部边界开始熔融滴落;主要进行直接还原反应
6、,初渣形成。滴落带:滴落的液态渣铁与煤气及固体碳之间进行多种复杂的化学反应。风口回旋区:焦炭及煤粉与鼓入的热风发生燃烧反应,产生高热煤气,是炉内温度最高的区域。渣铁贮存区:在渣铁层间的交界面及铁滴穿过渣层时发生渣金反应。,一、高炉炼铁基本原理,10,6、炉内铁矿石中铁元素的还原反应间接还原:用CO、H2为还原剂还原铁的氧化物,产物为CO2、H2O的还原反应。 Fe2O3的间接还原反应(不可逆反应) CO2=2CO,3Fe2O3CO2Fe3O4CO2 CH2OCOH2,3Fe2O3H22Fe3O4H2O Fe3O4和FeO的间接还原反应(可逆反应) 570 :3Fe3O4CO2 FeOCO2 3
7、Fe3O4H22 FeOH2O FeOCOFeCO2 FeOH2FeH2O 570 :Fe3O4COFeCO2 Fe3O4H2FeH2O直接还原:用C作为还原剂,最终气体产物为CO的还原反应。 3Fe2O3C2Fe3O4CO Fe3O4C3FeOCO FeOCFeCO直接、间接还原区域划分:取决于炉内温度分布 低温区 800基本为间接还原 中温区 8001100直接还原与间接还原共存 高温区 1100全部为直接还原,一、高炉炼铁基本原理,11,6、铁矿石中非铁元素的还原 Mn的还原MnO2Mn2O3-Mn3O4-MnO-Mn Si的还原1500 SiO2SiO-Si 1500 SiO2-Si
8、P的还原原料中的P几乎100%被还原,高炉操作无法控制。6、炉料与煤气运动 炉内煤气流三次分布: 自风口向上和向中心扩散; 穿过滴落带并在软熔带焦炭夹层中作横向运动; 曲折向上通过块状带。 炉料下降的必要条件: 风口前燃料的燃烧 炉料中的碳素参加直接还原的消耗 固体炉料的熔化,形成液态的渣、铁 定期放出渣、铁 炉料的相互填充,一、高炉炼铁基本原理,12,主要内容,高炉炼铁基本原理高炉操作基本制度高炉炼铁工艺流程新区炼铁系统参数及工艺特点,13,1、高炉基本操作制度热制度热制度是指高炉炉缸所具有的温度水平,它反映了高炉炉缸内热量收入与支出的平衡状态。表示方法有物理热与化学热。通过调风温、煤量及焦
9、炭负荷实现。送风制度指在一定的冶炼条件下,确定合适的鼓风参数和风口进风状态,以达到煤气流合理的分布,使炉缸工作均匀活跃,炉况稳定顺行。造渣制度选指确定合理的炉渣碱度和成分。通过调节烧结、球团矿配比实现。装料制度装料制度是对炉料装入炉内的方式方法的有关规定。2、选择合理操作制度选择合理的操作制是高炉操作者的根本任务。选择合理的操作制度能保证煤气流的合理分布和良好的炉缸工作状态,促使高炉稳定顺行,从而获得高产、优质、低耗和长寿的冶炼效果。,二、高炉基本操作制度,14,主要内容,高炉炼铁基本原理高炉操作基本制度高炉炼铁工艺流程新区炼铁系统参数及工艺特点,15,三、高炉炼铁工艺流程,16,主要内容,高
10、炉炼铁基本原理高炉操作基本制度高炉炼铁工艺流程新区炼铁系统参数及工艺特点,17,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,主要内容1、槽上运料系统2、槽下上料系统3、炉顶装料系统4、炉本体系统5、出铁场系统6、渣处理系统7、热风炉系统8、喷煤系统9、煤气除尘系统10、铸铁机系统11、动力系统,18,1、槽上运料系统 工艺流程1高炉运烧结流程方案一:烧结来料皮带三通分料器LLJT皮带三通分料器LLJT1JT2皮带卸料车料仓方案二:烧结来料皮带三通分料器LLSJ皮带三通分料器LLSJ1SJ2皮带卸料车料仓1高炉运球团流程方案一:球团来料皮带三通分料器LLQT皮带QT皮带卸料车料仓方案二:球团来料皮带三通分料
11、器LLSJ皮带三通分料器LLSJ1SJ2皮带卸料车料仓1高炉运焦炭流程方案一:焦化来料皮带三通分料器LLJT皮带三通分料器LLJT1JT2皮带卸料车料仓方案二:焦化来料皮带三通分料器LLSJ皮带三通分料器LLSJ1SJ2皮带卸料车料仓,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,19, 高炉槽上运料系统设备参数 运料皮带机参数,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,20, 矿、焦槽参数,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,21,2、槽下上料系统 工艺流程,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,22, 槽下上料设备参数 电振给料机,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,23, 矿筛、焦筛,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,24,
12、槽下皮带机,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,25,3、炉顶装系统 炉顶装料系统结构示意图,采用串罐无料钟炉顶装料设备,该炉顶能进行多功能布料和实现炉顶压力0.20.25MPa的高压操作,以利改善料柱透气性,提高煤气利用。布料方式以多环布料为主,可实现单环布料、定点布料和扇形布料。称量料罐采用净煤气进行一次均压,采用氮气进行二次均压。均压放散系统设置2 套,1用1备。料罐放散管路设置消音器以减少噪音污染,为了减轻煤气灰对消音器的磨损及尽量减少煤气灰进入大气的排放量,在消音器之前的放散管路上,设置小旋风除尘器。,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,26,炉顶装料工艺流程图,四、新区炼铁系统参数及工艺特
13、点,27,四、新区炼铁系统参数及工艺特点, 炉顶装料系统设备参数,28,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,4 炉本体系统高炉炉体结构由高炉内衬、高炉炉体冷却设备、炉喉钢砖、送风装置及铁口装置、炉壳、炉体钢结构及平台、高炉基础、冷却系统、高炉自动化检测系统等部分组成。 炉本体系统高炉内型尺寸,29,四、新区炼铁系统参数及工艺特点, 炉本体系统高炉炉体冷却设备,高炉炉体冷却的目的是降低内衬的温度,延长砖衬的寿命,保持内衬的完整,从而维持合理的高炉内型。第13段为低铬铸铁光面冷却壁,厚度165mm。第4段风口带为光面冷却壁,厚度165/400mm。5、6、7段为国产铜冷却壁,壁体厚度115mm。其余各
14、段均为球墨铸铁。各段冷却壁结构形式如下:第810段为双层水冷管镶砖冷却壁,壁体厚度为345mm。第1113段为单层水冷管镶砖冷却壁,壁体厚230mm。第14段为倒扣镶砖冷却壁,壁体厚度230mm。第14段冷却壁上方为炉喉钢砖,共28块,壁体厚度200mm。,30,四、新区炼铁系统参数及工艺特点, 炉本体系统高炉内衬,炉底、炉缸:采用炭块-陶瓷砌体复合炉衬结合水冷薄炉底炭砖结构。炉底最下部平砌1层400mm高的高导热石墨炭砖,其上砌2层共计800mm高的半石墨炭砖,再向上部砌2层共计800mm高的国产微孔炭砖,最上部砌2层共计800mm高的陶瓷砌体,炉缸内侧(热面)砌陶瓷砌体,外侧砌微孔炭砖。
15、铁口通道炉缸内侧采用陶瓷组合砖,外侧砌微孔炭砖, 铁口通道出口处采用刚玉浇注料。风口区采用陶瓷组合砖砌筑。本高炉在炉腹、炉腰和炉身3段铜冷却壁的热面,采用喷涂料,另外在炉腹的中下部砌筑1200mm高的的赛隆结合炭化硅砖,在赛隆结合碳化硅砖与喷涂料之间采用碳化硅捣打料。从第8段以上镶砖冷却壁区域采用砖壁合一、薄内衬(150mm)结构形式,耐火砖采用冷镶方式直接与冷却壁砌成整体,砖与冷却壁采用燕尾槽连接,铸铁冷却壁燕尾槽深75mm,耐火砖凸出壁体表面150mm。每块冷却壁上耐火砖在炉外砌筑,砌筑完毕并固结好后再进行安装,砖的材质为Si3N4-SiC。冷却壁与冷却壁之间的水平缝和竖缝分区域采用不同材
16、质的填料填充捣实。,31, 炉本体系统高炉软水系统,四、新区炼铁系统参数及工艺特点,高炉本体和热风炉热风阀(含倒流休风阀)采用全软水联合闭路循环冷却系统。该系统具有冷却强度高、安全、可靠、投资省、运行费用低等优点。(1)一级冷却回路系统冷却水经水泵站主循环泵升压后,通过800供水主管分别将水引至冷却壁直冷管供水环管和炉底冷却供水主管。冷却壁直冷管分4个扇形区域供水,以利于检漏和水量分配,冷却壁进水直接由供水环管引出接至第1段冷却壁直冷管的入口。冷却壁每根直冷管从第1段至第14段串联连接。直冷管回水分别进入4个区域共16根DN200回水集管内,再回到DN800回水总环管。炉底冷却回水经回水主管进
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