高炉炼铁.ppt

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1、2023/6/29,1,梅山钢铁制造知识培训第五章 高炉炼铁,2023/6/29,2,埃菲尔铁塔是现代巴黎的标志,是一座于1889年建成位于法国巴黎战神广场上的露空结构铁塔，高 320米。埃菲尔铁塔得名于它的设计师桥梁工程师居斯塔夫？埃菲尔。铁塔设计离奇独特，是世界建筑史上的技术杰作，因而成为法国和巴黎的一个重要景点和突出标志。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,3,埃菲尔铁塔分为三层，从塔座到塔顶共有1711级阶梯，分别在离地面57米、115米和276米处建有平台。据说，该塔共用去钢铁7000吨，12000个金属部件，250万只铆钉而相连起来。,梅山钢铁制造知识 第五章

2、 高炉炼铁,2023/6/29,4,高炉炼铁是从铁矿石冶炼出液态生铁。把铁矿石、熔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。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.1.前 言,2023/6/29,5,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,6,高炉生产工艺流程图,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,7,5.2.1 炉料加热分解和水分蒸发5.2.2.高炉内的还原反应5.2.3.炉渣形成及脱硫5.

3、2.4.风口前碳素燃烧5.2.5.炉料运动及煤气分布,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.高炉冶炼基本原理,2023/6/29,8,5.2.1.1.水分蒸发：吸附水 结晶水5.2.1.2.碳酸盐分解：MeCO3=MeO+CO25.2.1.3.挥发份挥发,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.2.1.铁在矿石内的存在形式 铁氧化物：Fe2O3 Fe3O4 FeO,2023/6/29,9,5.2.2.2.铁氧化物的还原顺序 当t570(FeO稳定)：Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe 当t570(FeO不稳定)：Fe2O3 Fe3O4 Fe,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.

4、2.2.3.用CO还原铁氧化物：当t570：3 Fe2O3 CO2 Fe3O4+CO2+QFe3O4 CO3 FeO+CO2QFeO+CO Fe+CO2+Q（间接还原）特点：不消耗C；放热,2023/6/29,10,当t570：3 Fe2O3 CO2 Fe3O4+CO2+QFe3O4 4CO3 Fe+4CO2+Q,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.2.4.用C还原铁氧化物：当t570：3 Fe2O3 C2 Fe3O4+CO QFe3O4 C3 FeO+COQFeO+C Fe+COQ（直接还原）特点：消耗C；吸热,2023/6/29,11,Fe-O-C系气相平衡组成,梅山钢铁制造知识

5、第五章 高炉炼铁,2023/6/29,12,希望：FeO+CO Fe+CO2+Q不希望：FeO+C Fe+COQ,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,当t570：3 Fe2O3 C2 Fe3O4+CO Q,2023/6/29,13,5.2.2.5.其它元素还原 五大元素：C、Si、Mn、P、S 硫(S)、磷(P)都是生铁中的有害元素，国家标准对生铁含磷、硫量有严格要求。P在高炉冶炼时几乎全部进入生铁，因此控制生铁含磷量的唯一办法是控制入炉原料的含磷量。S在高炉冶炼中部分还原进入生铁。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.2.6.生铁的形成 渗碳,2023/6/29,14,5.2.2.7

6、.高炉解剖块状带、软融带、滴落带、回旋区、炉缸,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,高炉内各区域分布示意图,说明：1.-矿石 2.-焦碳3.-块状带 4.-软熔带5.-滴落带 6.-焦碳疏松区7.-风口带，即回旋区 8.-炉芯死料柱9.-渣铁贮存区,2023/6/29,15,高炉造渣的主要目的:用熔剂的碱性成分中和矿石的酸性脉石及焦炭中的酸性灰分，从而生成低熔点的炉渣，使之能在高炉冶炼温度下熔化，具有一定的流动性和良好的脱硫能力，并与铁水良好地分离，得到合格的生铁。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.3.1.炉渣的形成典型炉渣成份,2023/6/29,16,5.2.3.2.炉渣的结构

7、与性质 分子结构理论 离子结构理论,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.3.3.炉渣的结构与性质 CaO/SiO2称为二元碱度。熔化温度；熔化性温度；粘度；热稳定性。,2023/6/29,17,5.2.3.4.炉渣脱硫（FeS）（CaO）=(CaS)(FeO),梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.3.5.炉外脱硫 经济、合理。,5.2.4.1.高炉内最重要反应之一：C1/2O2=CO9790 KJ 提供热量提供还原剂提供空间,2023/6/29,18,5.2.4.2.燃烧带与回旋区 焦炭和鼓风中的氧进行反应的区域称为燃烧带。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.4.3.

8、炉缸内温度分布 从燃烧带向炉缸中心温度逐渐降低。,炉料下降和煤气流上升的相对运动过程：气、固、液体三相化学过程物理过程,2023/6/29,19,5.2.5.1.炉料运动 P=Q（P1P2P）或 P=Q有效P 炉料停止下降悬料。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.2.5.2.煤气流分布,2023/6/29,20,5.3.1.本体5.3.2.炉衬、冷却结构、炉基及金属结构,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.3.高炉构造,5.3.1.本体结构（五段式结构）炉缸炉腹炉腰炉身炉喉,2023/6/29,21,5.3.1.1.有效容积Vu：铁口中心线到大钟下降下沿（或溜槽垂直下沿）的内容积。1

9、#BF 1250m3 2#BF 1280m3 3#BF 1250m3,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,22,5.3.1.2.炉型设计要求：适应原料、燃料和操作条件，从而获得顺行的效果；多产铁，利用系数高；充分利用煤气的化学能和热能，焦比较低，并适应喷吹燃料的冶炼特点；内型设计必须和炉衬结构及冷却方式相配合，并获得较长的一代寿命。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,23,表5-2 梅山高炉内型尺寸表,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,24,5.3.2 炉衬、冷却结构、炉基及金属结构,炉衬：粘土砖、高铝砖、硅砖、陶瓷杯、炭砖或炭捣

10、。冷却设备：风口和渣口部位冷却设备：大、中小套；炉体和炉壳部位冷却设备：冷却壁 水箱 水管。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,炉基：基座+基墩。金属结构：炉壳、支柱、炉腰托圈，炉顶钢架、斜桥、各种 管道、平台、走梯、过桥。,2023/6/29,25,5.4.1.送风系统5.4.2.上料系统5.4.3.渣铁处理系统5.4.4.煤气处理系统5.4.5.喷吹系统,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.4.高炉附属设备,2023/6/29,26,5.4.1 送风系统 热风炉、鼓风机、冷风、热风管道以及有关阀门，仪表组成了高炉送风系统。内燃式外燃式顶燃式,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,202

11、3/6/29,27,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,28,梅山三号高炉四座热风炉,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,29,二号高炉新型烟气管式换热器,一号高炉翅片管束烟气换热器,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,30,5.4.2 上料系统5.4.2.1.对原燃料质量要求：入炉矿石品位高；粒度均匀，粉末少；成分稳定；熟料率高；焦炭强度好，灰分低。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,31,5.4.2.2.供料系统：卸料、堆放、运送。梅山所用的原燃料有：烧结矿、巴西球团矿、澳块矿、巴西块

12、矿、海南矿、锰矿（洗炉使用）、VTi矿(护炉使用)、焦炭、硅石、喷吹用煤等。右图为梅山三号高炉槽下烧结矿振动筛。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,32,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,梅山高炉上料分两种形式：左图梅山三号高炉皮带上料 右图梅山二号高炉料车上料,（图片略）,2023/6/29,33,5.4.2.3.炉顶装料设备：串罐无钟炉顶包括受料斗、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。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,34,5.4.3 渣铁处理系统5.4.3.1.出铁场5.4.3.2.风口平台

13、5.4.3.3.铁水处理设备5.4.3.4.炉渣处理设备,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,35,梅山二号高炉东出铁场平台,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,36,梅山高炉风口平台进风装置及喷吹煤枪,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,37,梅山高炉出铁场泥炮及开口机,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,38,5.4.3.1.出铁场：开口机、泥炮、行车,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,39,梅山三号铸铁机,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）

14、,2023/6/29,40,5.4.3.2.风口平台 更换风口设备、渣口及上渣沟。5.4.3.3.铁水处理设备 铁水罐车 鱼雷罐车 炼钢 铸铁块,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,41,送炼钢或铸铁机的铁水罐车,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,42,5.4.3.4.炉渣处理设备,梅山水力冲渣底滤法,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,43,5.4.4.1.粗除尘设备重力除尘器 原理是利用煤气流速的突然降低改变煤气流方向，使煤气中大颗粒灰尘在重力和惯性力的作用下与煤气流分离。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉

15、炼铁,5.4.4 煤气处理系统,2023/6/29,44,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,洗涤塔的作用：除尘，冷却。右图为梅山2#高炉比肖夫洗涤塔。,5.4.4.2.半精除尘设备 洗涤塔,（图片略）,2023/6/29,45,5.4.4.3.煤气除尘分为湿式和干式两种。文氏管洗涤塔（左图）比肖夫洗涤塔（右图）,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,46,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

16、面积大、投资大、需要设备与材料多等。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,47,梅山高炉炉顶煤气TRT发电机组,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,（图片略）,2023/6/29,48,梅山高炉煤气除尘设备采用流程如下：1#高炉、3#高炉采用：炉顶 重力除尘器 一、二文氏管（洗涤）高压阀组或TRT发电 脱水器 叶形插板阀、水封 净煤气总管。2#高炉采用：炉顶 重力除尘器 比肖夫洗涤塔 快开阀或TRT发电（调节顶压）脱水器 叶形插板阀、水封 净煤气总管。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,49,5.4.5 喷吹系统 高炉喷吹燃料通常是指通过风口向炉缸喷入

17、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。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,50,喷吹煤粉其作用有：扩大了高炉冶炼用燃料的品种，代替部分冶金焦炭；为高炉接受高风温提供了条件；喷吹燃料还是一项有效的炉况调节手段。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,51,喷吹系统包括煤粉的制备和喷吹设备。煤粉制备工序为：原煤卸车、贮存、干燥、制粉、煤粉的贮存等。我国高压喷吹装置的基本形式：三罐重叠单系列式 双罐重叠双系列式 总管分配器式,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,52,

18、梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,总管分配器式混合煤浓相喷吹,（图片略）,2023/6/29,53,高炉的主要产品生铁可分为炼钢用生铁和铸造用生铁，都由国家标准衡量产品质量。高炉生产的目的是高产、优质、低耗、长寿，在评价高炉生产情况时，经常采用相应的技术经济指标。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,5.5.高炉炼铁主要技术经济指标,2023/6/29,54,5.5.1.高炉生产主要产品 1)炼钢生铁：炼钢用生铁。其牌号如下：,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,55,2)铸造生铁：又叫翻砂铁，其牌号如下：,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,56,5

19、.5.2.主要技术经济指标,1)高炉有效容积利用系数 高炉在规定工作时间内，每1m3有效容积平均每昼夜生产合格生铁的吨数。公式为：其中，合格生铁折合产量以炼钢生铁为基数，其它各牌号生铁统一折合成炼钢生铁的产量。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,57,2)合格率：是指化学成分符合国家规定的生铁量占总检验量的比例。这是评价生铁质量好坏的指标，一般能达99%以上。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,58,3)焦比：是指冶炼一吨生铁所消耗的焦炭量。它是高炉的能耗指标，焦比可用下列四个指标来表示：,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,59

20、,4)冶炼强度：是指每1m3高炉有效容积每昼夜所燃烧的综合干焦量或干焦量，它反映炉料下降及冶炼的速度，计算公式如下：,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,60,5)休风率 即休风时间占全部日历生产时间的百分比，降低休风率是高炉增产的重要措施。6)焦炭负荷 是指每1吨综合干焦或干焦能熔化铁矿和锰矿的吨数。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,61,7)渣铁比 是指每炼1吨生铁所产出的炉渣量。8)生铁原材料消耗：主要包括铁矿石、锰矿石等，炼铁辅助材料主要是熔剂。计算公式为：,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,62,9)生铁成本 包括主原料、燃料动力、辅助材料、工资福利、制造成本等。是从经济效果上评价高炉作业的优劣。此外还有，熟料率、入炉铁矿品位、入炉焦炭灰分、硫分、热风温度、风量、炉顶温度、炉顶压力及高炉一代寿命等多项技术经济指标。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,63,梅山炼铁厂近年主要技术指标如下表：,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,64,5.5.3.高炉副产品,高炉的副产品主要有以下几种：1）高炉炉渣；2）高炉煤气；3）炉尘（瓦斯灰）。,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,2023/6/29,65,谢谢,梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁,