高炉炼铁

高炉炼铁（精选十篇）

高炉炼铁 篇1

1 高炉炼铁的优势

1.1 高炉为高效化的竖炉

以高炉进行生产, 实现了炉料与煤气的逆向运动。由于高炉是具有一定高度的竖炉, 按一定规律布料后使炉料由炉顶连续下降, 而高热值的煤气由炉缸底部均匀上升。在这个反应器中, 确保了能源能够得到合理充分地利用, 同时炉料也能够获得足够地预热、还原、熔融、滴落等。此外, 生铁也可以在炉缸内渗碳、炉渣及生铁得到改性等, 从而大大提高了生产的质量和效率, 减少了生产的能量消耗。当前, 我国大部分高炉炼铁的能耗约在410 kgce/t。在转底炉的生产过程中, 由于在底部接触煤气较弱, 而中上层却可以受到了煤气还原和加热, 进而往往会产生较多被还原的球。因此, 在转底炉中仅仅可以布一层球, 若布球在两层以上, 其底部的球就很难接触到热量和还原气, 进而不能够被有效还原。转底炉与高炉进行比较而言, 前者的能耗较多一些, 且球团的质量不均匀, 这也是导致转底炉生产规模受到限制的主要原因。但考虑到对有害物质的尘泥处理方面, 转底炉仍然存在一些有利的地方。

1.2 在高炉内, 大约存在50%以上的

炉料是通过间接还原的形式生产, 有利于能量的节约。在炼铁的理论中, 如果直接还原铁矿石将是一个吸热的过程, 如果间接的还原将是一个放热的过程。在高炉内部, 间接还原的反应的炉料占50%以上。所以, 应用高炉炼铁直接进行还原铁矿石将会多用能源。

1.3 高炉是高效能源的转化器

焦炭在高炉内的作用主要有以下五个大方面:第一, 焦炭在氧气中燃烧能够生成CO2、CO等气体, 这些气体含有较多的热量, 这些热量构成了炼铁热量的最主要来源;第二, 焦炭能偶为还原铁矿石提高足够多的CO和碳, 这也是还原剂最主要的来源;第三, 在高炉内, 焦炭有着骨架的支撑作用, 通过焦炭的支撑, 可以为煤气较为均匀的, 小阻力的运动提供足够的空间;第四, 焦炭通过渗碳的作用能够渗入到生铁中去, 进而促进了生铁里面碳、铁的再平衡, 确保了生铁质量的合格率;第五, 焦炭在炉缸里面有着重要的填充作用, 能够在高炉休风的时候, 增加炉缸的有效使用空间, 能够使生产迅速的恢复。

2 高炉和非高炉炼铁的能耗对比

2.1 对2009年全国重点钢铁企业的炼铁系统实施能耗分析

全国重点钢铁企业在2009年主要能耗工序分别为:高炉工序 (410.65kgce/t) 、焦化工序 (112.28kgce/t) 、烧结工序 (54.95kgce/t) 、球团工序 (29.96kgce/t) 。

2.2 对2009年时太钢炼铁系统的能耗分析

2009年时, 全国的重点钢铁冶炼企业没冶炼1t的生铁, 就要消耗529.11kgce/t的能源;而同时期的太钢炼铁系统, 没生产1t生铁只需要消耗443.82kgce/t的能源, 这在我国达到了非常先进的水平。与非高炉炼铁的工艺能耗进行比较, 这两个数据显示的能耗数据要低一些。其中非高炉炼铁工艺的能耗较高的主要因素为, 缺乏科学的循环使用系统, 进而无法利用高热值的煤气所含有的热量。在我国实际的生产中, 煤气大多都用于了发电, 然而煤气燃烧然后再转变成电能的转化率却只有33%-44%, 能力的利用率很低, 故而生产的成本也会跟着升高。在进行熔融还原的生产时, 也离不开矿粉的造块和焦炭, 所以, 高炉工序的能耗肯定比这要低很多。高能耗, 就造成了高成本, 随着也会形成高污染物的排放等一系列的问题。

3 发展非高炉炼铁技术的探讨

在21世纪的高铁界中, 非高炉炼铁技术是一项较为高端的前沿性技术, 在一定程度上代表了钢铁技术发展的方向;然而在现实条件下, 一些关键性的技术仍需要继续突破与创新。诸如如何科学合理的使用和整治在生产中产生的煤气, 在进行熔融还原的时候怎么样才能降低焦炭的使用的频率, 如何在使用普通的铁精矿进行生产时, 提升炼铁的技术并提高炼铁的经济性等。现阶段, 我国的炼铁工艺由于能源和资源的约束, 以高炉流程为主的炼铁工艺在很长的时间内将占据主要的位置。此外, 目前的高炉生产流程的能耗及污染物排放量均程度不同的优于非高炉生产流程。尤其是在生产规模、投资和生产成本等方面高炉流程是占有比较大的优势。目前, 我国加大淘汰落后产能的工作力度, 坚决不允许企业扩大钢铁产能, 只能进行落后产能的替代。但是, 一些企业希望走发展非高炉炼铁的道路, 认为是节能减排, 企业可以得到较大的发展。目前, 这是一条走不通的路。因为, 目前非高炉炼铁技术发展尚需进一步完善和提升, 所要求的条件还比较苛刻, 在技术性、经济性、可行性及生产规模等方面均要进行充分科学地论证。

摘要：在21世纪的钢铁界, 非高炉炼铁是一项较为先进的前沿技术, 是炼铁界技术革新的发展方向, 但现实情况下, 技术尚有许多需要改善的空间, 仍有一些关键技术需要突破。本篇主要着重在高炉炼铁上的优势、非高炉炼铁同高炉炼铁在耗能上进行比较以及非高炉炼铁的技术在未来发展的空间进行叙述。

高炉炼铁论文 篇2

时间：2010-11-12 08:12:40|浏览：112次|评论：0条 [收藏] [评论] [进入论坛] 本文针对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性研究，使其高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。实现渣铁分离。已熔化的渣„

本文针对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性研究，使其高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。实现渣铁分离。已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键。

关键词: 固态焦炭 渣铁分离 炉料均匀 煤气流分布

绪论

高炉是炼铁的专用设备。虽然近代技术研究了直接还原、熔融技术还原等冶炼工艺，但它们都不能取代高炉，高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。高炉生产是可持续的，他的一代寿命从开炉到大修的工作日一般为7-8年，有的已达到十年或十年以上。高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。1.1我国钢铁工业生产现状

近代来高炉向大型化发方向发展，目前世界上已有数座5000立方米以上容积的高炉在生产。我过也已经有4300立方米的高炉投入生产，日产生铁万吨以上，日消耗矿石等近2万吨，焦炭等燃料5千吨。这样每天有数万吨的原、燃料运进和产品输出，还需要消耗大量的水、风、电气，生产规模及吞吐量如此之大，是其他企业不可比拟的。1.2加入世贸对我国钢铁经济的影响

钢铁工业是人类社会活动中占有着极其重要的地位，对发展国民经济起着极其重要的作用。无论工业、农业、交通、建筑及国防均离不开钢铁。一个国家的钢铁生产水平，就直接反映了这个国家的科学技术发展和人民的生活水平。那么自中国加入世贸组织之后，自2001年底以来，全球钢铁价格已上涨2倍，提升了该行业的盈利水平。同期，由所有上市钢铁公司股价构成的全球钢铁股价格综合指数，表现超过所有上市公司平均股价表现近4倍。2003年，中国钢铁净进口量(进口减去出口)约为3500万吨。但今年，预计中国钢铁净出口量大约为5000万吨。假设这种趋势持续下去，中国钢铁公司出口量的上升，的确有可能影响全球钢铁行业的前景。中国从2006 年开始，从钢净进口国转变为净出口国，2007 年中国粗钢净出口量占中国粗钢产量的11.27%，占全球除中国外粗钢产量的6.47%。今年9 月受美国金融危机的影响，国内钢材出口量减少为667 万吨，较8 月份高点回落101 万吨。奥巴马上台后誓言要实施自己的金融新政，力争让美国经济在任期内重新好转。而积极的新政，无疑也会为中国钢铁出口带来新的消费希望。1.3唐钢不锈钢高炉的情况介绍

唐钢不锈钢高炉现共有四座炼铁高炉分别有两座450t、两座550t高炉炼铁设备，其中两座550t高炉是由唐钢设计院主持设计的。不锈钢高炉现今以持续使用五年以上，日产量高，出铁效率高，并且在三号高炉中使用了TRT自动化控制系统，使得在随后的生产过程中，高炉出铁高效化，自动化迈进。2唐钢不锈钢扩大生产规模化的可行性研究 2.1唐钢不锈钢生产规模能力近一年来唐钢不锈钢在河北钢铁集团的带领下，生产能力逐步提高，并且在近一年的生产效益中都有纯利收入，也使得在不锈钢扩建竖炉设备中有了充足的信心，扩建竖炉使得不锈钢在高炉炼铁的过程中效率提高的更快，更高效。2.2唐钢不锈钢扩大生产规模的条件

在成立了河北钢铁集团后正确领导下，唐钢不锈钢的年利润逐年提高，且唐钢不锈钢公司深入开展与先进企业对标，通过与优秀企业对标，找准差距，确立工作重点，开展好提高高炉配比、降低炼钢钢铁料消耗、降低白灰消耗，轧钢1580提高成材率，以及各工序降低能源成本，全面赶超先进企业指标。严格的费用控制。加强设备检修管理，建设精干的高效干部团队，狠抓两个“端口”通过加强市场管理，切实踏准市场节拍和实现顺向操作。

3高炉炼铁工艺技术研究 3.1工艺技术参数研究

高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。高炉冶炼过程的特点是，在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化，且由于高炉是密封的容器，除去投入（装料）及产出（铁、渣及煤气）外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察。为了弄清楚这些反应和变化的规律，首先应对冶炼的全过程有个总体和概括的了解，这体现在能正确地描绘出运行中的高炉的纵剖面和不同高度上横截面的图像。这将有助于正确地理解和把握各种单一过程和因素间的相互关系。高炉冶炼过程的主要目的是用铁矿石经济而高效率地得到温度和成分合乎要求的液态生铁。为此，一方面要实现矿石中金属元素（主要为Fe）和氧元素的化学分离——即还原过程；另一方面还要实现已被还原的金属与脉石的机械分离——即熔化与造渣过程。最后控制温度和液态渣铁之间的交互作用得到温度和化学成分合格的铁液。全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的相互紧密接触过程中完成的。低温的矿石在下降的过程中被煤气由外向内逐渐夺去氧而还原，同时又自高温煤气得到热量。矿石升到一定的温度界限时先软化，后熔融滴落，实现渣铁分离。已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键。3.2上料系统的工艺

高炉供上料系统由贮矿槽、贮焦槽、槽下筛分、称量运输和向炉顶上料装置等组成。其作用是将来自原料场，烧结厂及焦化厂的原燃料和冶金辅料，经由贮矿槽、槽下筛分、称量和运输、炉料装入料车或皮带机，最后装入高炉炉顶。随着炼铁技术的发展，中小型高炉的强化、大型高炉和无钟顶的出现，对上料系统设备的作业连续性、自动化控制等提出来更高的要求，以此来保证高炉的正常生产。3.3炼铁工艺

高炉炼铁的原料：铁矿石、燃料、熔剂 3.3.1铁矿石

铁都是以化合物的状态存在于自然界中，尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。现在将几种比较重要的铁矿石提出来说明：

（1）磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和 FeO 的复合物，呈黑灰色，比重大约5.15左右，含Fe72.4％，O 27.6％，具有磁性。在选矿（Beneficiation）时可利用磁选法，处理非常方便；但是由于其结构细密，故被还原性较差。经过长期风化作用后即变成赤铁矿。

（2）赤铁矿（Hematite）也是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe2O3，呈暗红色，比重大约为5.26，含Fe70％，O 30％，是最主要的铁矿石。由其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿（Red hematite）、镜铁矿（Specularhematite）、云母铁矿（Micaceous hematite）、粘土质赤铁（Red Ocher）等。（3）褐铁矿（Limonite）这是含有氢氧化铁的矿石。它是针铁矿（Goethite）HFeO2和鳞铁矿（Lepidocrocite）FeO（OH）两种不同结构矿石的统称，也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3．nH2O，呈现土黄或棕色，含有Fe约62％，O 27％，H2O 11％，比重约为3.6～4.0，多半是附存在其它铁矿石之中。

（4）菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，比重在3.8左右。这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。由于碳酸根在高温约800～900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳，所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。

另外还有铁的硅酸盐矿（Silicate Iron）硫化铁矿（Sulphide iron）3.3.2燃料

炼铁的主要燃料是焦炭。烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。(1)、焦炭分布

从我国焦炭产量分布情况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北地区。

(2)、焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。(3)、焦炭的物理性质

焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。

焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下：

真密度为1.8-1.95g/cm3； 视密度为0.88-1.08g/cm3； 气孔率为35-55%；

散密度为400-500kg/m3；

平均比热容为0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）； 热导率为2.64kj/（mhk）（常温），6.91kg/（mhk）（900℃）； 着火温度（空气中）为450-650℃； 干燥无灰基低热值为30-32KJ/g； 比表面积为0.6-0.8m2/g。(4)、焦炭的质量指标

焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在40～45%，铸造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。

(5)、焦炭质量的评价

①、焦炭中的硫分：硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有11%来自矿石；3.5%来自石灰石；82.5%来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于1.6%，硫份每增加0.1%，焦炭使用量增加1.8%，石灰石加入量增加3.7%,矿石加入量增加0.3%高炉产量降低1.5—2.0%.冶金焦的含硫量规定不大于1%，大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于0.4—0.7%。

②、焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在0.02—0.03%以下。

③、焦炭中的灰分：焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加2—2.5%因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。

④、焦炭中的挥发分：根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。如挥发分大于1.5%，则表示生焦；挥发分小于0.5—0.7%,则表示过火，一般成熟的冶金焦挥发分为1%左右。⑤、焦炭中的水分：水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分提高会使M04偏高，M10偏低，给转鼓指标带来误差。

⑥、焦炭的筛分组成：在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。我国过去对焦炭粒度要求为：对大焦炉（1300—2000平方米）焦炭粒度大于40毫米；中、小高炉焦炭粒度大于25毫米。但目前一些钢厂的试验表明，焦炭粒度在40—25毫米为好。大于80毫米的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运行良好。3.3.3熔剂

(1)、熔剂的作用

熔剂在冶炼过程中的主要作用有：

①.使还原出来的铁与脉石和灰分实现良好分离，并顺利从炉缸流出，即渣铁分离。②.生成一定数量和一定物理、化学性能的炉渣，去除有害杂质硫，确保生铁质量。(2)、熔剂的种类

根据矿石中脉石成分的不同，高炉冶炼使用的熔剂，按其性质可分为碱性、酸性和中性三类。

①．碱性熔剂

常用的碱性熔剂有石灰石(CaC03)和白云石(CaC03·MgC03)。

②．酸性熔剂

作为酸性熔剂使用的有石英石(Si02)、均热炉渣(主要成分为2FeO、Si02)及含酸性脉石的贫铁矿等。

③．中性熔剂

高铝原料。如铁钒土和粘土页岩。

三、对碱性熔剂的质量要求

对碱性熔剂的质量有如下要求：

1.碱性氧化物(CaO+MgO)含量高，酸性氧化物(Si02+A1203)愈少愈好。或熔剂的有效熔剂性愈高愈好。

一般要求石灰石中Ca0的质量分数不低于50％，Si02+A1203的质量分数不超过3．5％。

熔剂的有效熔剂性是指熔剂按炉渣碱度的要求，除去本身酸性氧化物含量所消耗的碱性氧化物外，剩余部分的碱性氧化物含量。可用下式表示：

当熔剂中与炉渣中Mg0含量很少时，计算式可简化为： 2.有害杂质硫、磷含量要少。石灰石中一般硫的质量分数只有0．01％～0．08％，磷的质量分数为0．001％～0．03％。

3.较高的机械强度，粒度要均匀，大小适中。

适宜的石灰石入炉粒度范围是：大中型高炉为20～50mm，小型高炉为l0～30mm。当炉渣黏稠引起炉况失常时，还可短期适量加入萤石(CaF2)，以稀释炉渣和洗掉炉衬上的堆积物

四．高炉炼铁的工艺流程

炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例装入高炉，并由热风炉向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧，原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降。在炉料下降和煤气上升过程中，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣水淬后全部作为水泥生产原料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图 3.3.4高炉炼铁原的理

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。

高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。3.3.5高炉的主要组成部分

高炉炉壳：炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷、热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。

炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。

炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻找力。炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。

炉腰：高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动。

炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为3．0～3．6m。炉腹角一般为79～82 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行。

炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形。出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。

炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而且受到1400～4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散热能力。

炉基：它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高炉容积的10～18倍（吨）。炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾斜值不大于0.1％～0．5％。高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝。炉基常做成圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布。

炉衬：高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。炉衬的损坏受多种因素的影响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料。

炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护板则用100～150mm厚的铸钢做成。炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护板还起着调节炉料和煤气流分布的作用。

3.3.6高炉解体

为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象，就要切实了解炉内状况。在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行的细致的解体调查，称为高炉解体调查。它虽不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考价值。

3.3.7高炉冷却装置

高炉炉衬内部温度高达1400℃，一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构不同，高炉冷却设备大致可分为：外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。

3.3.8高炉灰

也叫炉尘，系高炉煤气带出的炉料粉末。其数量除了与高炉冶炼强度、炉顶压力有关外，还与炉料的性质有很大关系。炉料粉末多，带出的炉尘量就大。目前，每炼一吨铁约有 10～100kg的高炉灰。高炉灰通常含铁40％左右，并含有较多的碳和碱性氧化物；其主要成分是焦末和矿粉。烧结料中加入部分高炉灰，可节约熔剂和降低燃料消耗。

3.3.9高炉除尘器

用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。高炉用除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等。粗粒灰尘（＞60～90um），可用重力除尘器、离心除尘器及旋风除尘器等除尘；细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘设备。

3.3.10高炉鼓风机

高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3／min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例

高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。本专题将详细介绍高炉炼铁生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。

高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

3.3.11高炉冶炼工艺--炉前操作

一、炉前操作的任务

1、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以保证高炉生产的连续进行。

2.完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作。

3、制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟。

4、更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作。

高炉冶炼工艺--高炉基本操作 :

高炉基本操作制度:

高炉炉况稳定顺行：一般是指炉内的炉料下降与煤气流上升均匀，炉温稳定充沛，生铁合格，高产低耗。

操作制度：根据高炉具体条件(如高炉炉型、设备水平、原料条件、生产计划及品种指标要求)制定的高炉操作准则。

高炉基本操作制度：装料制度、送风制度、炉缸热制度和造渣制度。

高炉冶炼主要工艺设备简介： [高炉设备]高炉 ：

横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺 简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。[高炉设备]高炉热风炉介绍 :

热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是提高风温的有效途径。[高炉设备]铁水罐车:

铁水罐车用于运送铁水，实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下，用于高炉或混铁炉等出铁。3.4高炉煤气清洗系统

从高炉炉顶排出的煤气一般汗CO2 15-20%,CO 20-26%，其发热值大于3200KJ/m3，装入高炉的焦炭等燃料的热量约有三分之一通过高炉煤气排出。因此将高炉煤气作为钢铁厂的一部分充分加以利用，在经济上十分重要。一般是将高炉煤气单独使用，或者和焦炉煤气掺合使用，作为热风炉、焦炉、加热炉、发电厂锅炉的燃料。但从炉顶排出的高炉粗煤气含有10-40g/m3的粉尘，具体数值取决与炉料中的粉尘率和炉顶压力、煤气流速，使用富氧等情况。

3.4.1高炉煤气除尘系统的组成

我国1000m3以上的高炉采用煤气除尘系统，从炉喉出来的煤气先经过重力除尘器进行除尘，然后经过洗涤塔进行半精除尘在进入文氏管进行精除尘，除尘后的煤气经过脱水器进入净煤气总管。但随着炉顶压力的增高，促进了文氏管的效率提高，近年来大型高炉已用串联双级文氏管系统来代替塔后文氏管系统。3.4.1脱泥脱水设备

高炉煤气经过洗涤塔、文氏管等除尘装置湿法清洗后，煤气中夹带部分水泥和灰泥。水分会降低煤气发热值，同时由于水滴中带有灰尘，影响煤气的实际除尘效果，必须采用脱泥脱水设备使其从煤气中分离出来。目前，高炉煤气清洗系统中采用的脱泥脱水设备主要有重力式灰泥捕集器、旋风式灰泥捕集器、伞形或伞旋脱水器和填料式脱水器。3.4.1.2重力式灰泥捕集器

气流进入重力式灰泥捕集器后，速度降低，并且改变气流方向，而气流中的灰泥和水滴仍直线加速沉降，产生了水气分离，重力式灰泥捕集器结构简单，不易堵塞，但对细尘粒和水滴的脱尘效率不高。

重力式灰泥捕集器有挡板式和直入式两种型式 3.4.1.3旋风式灰泥捕集器

把煤气从切向引入捕集器，利用气流的回旋运动，灰泥由于离心力的作业碰撞圆筒壁而沉降，达到捕集灰泥的目的。3.4.1.4伞形或伞旋脱水器

伞形脱水器是一种利用改变煤气流向，使水滴撞于伞形挡板上，因失去动能而分离的脱水器设备。

3.4.1.5填料脱水器

填料脱水器一般作为最后一级的脱水设备，同题高度约为二倍筒体直径。筒内填料目前多用角钢代替木材。材料脱水器的脱水效率为85%，煤气流经脱水器的压力降为500-1000Pa。

结论: 高炉工作者应努力防止各种事故的发生，保证联合企业的生产进行。目前上料系统多采用皮带上料，电子计算机，工业电视等，但必须保证其可持续作业。高炉从开炉投产到停炉中，此期间连续不间断生产，仅在设备检修或发生时候是才停产。那么我们必须保证各个环节都步步到位，要不必然会影响整个高炉冶炼过程，甚至停产，给企业造成巨大损失。

参考文献；

1.李士玲主编 炼铁工艺

生产“黑烟”的炼铁高炉 篇3

为了解真相，网络导报记者特赶赴昌黎县朱各庄镇进行实地调查。

污染环境村民担心危害健康

据调查，宏兴实业公司生产高炉位于指挥村北，距离指挥村、相公营村居民生活区只有一路之隔，距离不足200米。在走访中，记者发现，炼钢厂每天排放出的粉尘、废气让村民怨声载道。

相公营村一位陈姓老大爷告诉记者：“钢厂距离村子太近，一刮风就把那些黑烟吹过来，整个村子到处都是灰，天再热也不敢开窗户，那些灰的气味刺鼻难闻。”

“我今年66岁了，说话负责任，他们排出的烟尘和污水对环境污染的实在不得了。黑烟到处飞，烟尘里还含有呛鼻的气味，闻了之后嗓子很不舒服，让人喘不过气来。你看他们厂子周围哪有绿色？都被黑灰盖严了！”66岁的陈大爷如是说。

对这种情况，与相公营村相邻的指挥村村民也感同身受。在采访中，指挥村的李英（化名）激愤地对记者说：“这些黑烟刮过来就像乌云一样，把天都遮住了，眼睛都睁不开，家里落满了那些黑色的粉尘，衣服都不能挂在外面晾晒。”

记者在现场观察了宏兴实业的生产场景，证实了村民反映的问题并非空穴来风。远远地，记者就见到宏兴实业上空被大片的黑烟笼罩着，随着风向向村子上空弥漫，周围的围墙上、玉米地里、草坪里落满了黑红色的灰尘。

在生产过程中产生大量烟尘和废气，使周围环境不堪重负，让当地群众怨声载道。而在调查中，村民们还向记者反映了另外一个问题：宏兴实业不仅污染环境，而且有两座年580立方米炼铁高炉未经任何部门立项、审批，就开工生产。

未经审批 用地以租代征

村民所说的两座580立方炼铁高炉，是宏兴实业在今年5月份试生产的，年设计生产能力为280万吨。

记者在调查中看到，除已生产的高炉，宏兴实业圈占的围墙内，有大片的闲置土地，里面杂草丛生。一村民向记者透露，这两座炼铁高炉所占用的土地是相公营村的耕地，是宏兴实业通过以租代征的形式租用的。

村民老李告诉记者，宏兴实业租用土地的租期是10年，租金为每年每亩800元。

“宏兴公司除向村民支付占地租金外，每年还另给村里每亩100－200元的污染费。”村民们一致向记者反映。

既然是以租代征，并且给当地环境造成了重负，为何宏兴实业的炼铁高炉还在正常生产？

业内人士告诉记者，昌黎县宏兴实业这两座炼铁高炉本无法取得用地审批，自然也无法取得环评手续，属于违规建设，违法生产。

据知情人透露，宏兴实业公司始建于1999年，是一家集烧结、球团、炼铁、炼钢等生产系统的地方骨干钢铁企业，2007年该企业生产生铁93万吨、钢坯70万吨，实现产值19.99亿元。因为属于高能耗企业，原本河北省发改委核发其“调整产品结构”，要求其由当时的年产70万吨钢坯降为25万吨不锈钢方坯项目，建设期限为2008年7月至2010年8月。

而到2011年7月，距河北省发改委核发的建设期限已过去一年有余，不仅该由年综合生产能力70万吨减少为25万吨的调结构项目仍然没有完工，而这两座新建的580立方米炼铁高炉却已经投入生产两个多月的时间。

那么，没有取得用地审批和环评手续的炼铁高炉，在生产过程中是否有安全保障？

在厂区路上，记者通过一位姓任的工人了解到，该公司现有的218立方米高炉1座、318立方米高炉两座、25吨转炉3座、30平方米箱式烧结机1台、72平方米烧结机1台等都属于落后设施，都应该被淘汰。

谁是宏兴实业的保护伞？

从宏兴实业公司炼钢工人处得到的消息令记者讶异，我国对炼钢设备早就有明文规定。

2005年12月，国家发展改革委员会第40号令发布的《产业结构调整指导目录（2005年本）》里明确指出：生产地条钢、钢锭或连铸坯的工频和中频感应炉，20吨以下的电炉都在淘汰之内。

2010年2月6日，国务院下发了《关于进一步加强淘汰落后产能工作的通知》，明确要求：严格执行相关法律、法规和各项政策措施，组织督促企业按要求淘汰落后产能、拆除落后设施装置，防止落后产能转移；对未按要求淘汰落后产能的企业，要依据有关法律法规责令停产或予以关闭。

“钢铁行业在2011年底前，淘汰400立方米及以下炼铁高炉，淘汰30吨及以下炼钢转炉、电炉。”我国对于加快淘汰落后产能的规定、要求已经十分明确，为何宏兴实业仍然在使用其淘汰设备，进行炼钢生产、大行污染环境之为呢？

有法不依、有令不行，难道仅仅是企业漠视国家相关法律法规之过？地方政府监管力度以及相关职能部门执法力度是否到位？

炼铁高炉开口机雾化冷却装置 篇4

济钢第二炼铁厂1#高炉 (1750m3) 开口机为全液压控制, 随着高炉生产水平的提高, 开口机在使用中存在以下问题: (1) 振打结构由于使用时间长, 振打杆、弧形螺母及钻杆螺纹等处易断裂损坏; (2) 钻头、钻杆消耗量增大, 开一次铁口有时需要多次更换钻头、钻杆; (3) 振打马达中旋转结构的齿轮和轴承磨损严重, 在钻开铁口阻力大时, 经常发生旋转齿轮打滑, 钻杆不旋转现象。为此, 经分析研究, 第二炼铁厂2009年研究开发出具有自主知识产权的开口机雾化冷却装置 (已申请专利) , 并成功应用于济钢炼铁高炉开口机。

该雾化冷却装置由射吸雾化喷头、气控阀、球阀、节流阀、减压阀、过滤器、管道、压力表等组成, 具有如下优点:由压缩气体控制水量, 避免了水量大、难控制给安全生产带来的危害;由原来2人操作变为1人操作, 且操作方便;可对气源压力进行调节以适应不同的气压、水压;可适应不同水质和对雾化量进行较精确调节;可随时观察风、水的压力变化;雾化喷头的射吸可在水压较低时保证雾化效果。

实践证明, 该雾化冷却装置的应用使1#高炉开口机有效地降低了铁口烟尘粉尘污染和钻头、钻杆、油料消耗, 提高了正点率、开口率、出铁率、出铁均匀率, 取得了良好的效果。X11.02-02

高炉炼铁复习题 篇5

1.高碱度烧结矿的主要粘结相是：(B)

A 铁酸钙 B 硅酸盐和铁酸钙 C 硅酸盐类

2.在炉料下降过程中容易出现软化收缩现象，且热性能较差的是。(B)A 烧结矿 B 球团矿

C 天然矿

3.烧结矿中残留有自由的CaO称为：(C)

A 矿化作用 B 铁酸钙 C 白点 D 生石灰

4.生矿中最易还原的是：(A)

A 褐铁矿 B 磁铁 C 赤铁矿 D 菱铁矿

5.高炉冶炼用焦碳对水分的主要要求是：(C)

A 低 B 高 C 低、稳定 D 高、稳定

6.煤粉喷入高炉可代替焦碳的作用是：(C)

A 料柱骨架、渗碳剂 B 发热剂、还原剂

C 发热剂、还原剂、渗碳剂 D 发热剂、还原剂、料柱骨架

7.烧结中的制粒是为了提高混合料的：(A)

A 透气性 B 强度 C 硬度 D 化合性

8.我国高炉用喷吹燃料主要的是： (C)

A 天然气 B 重油 C 无烟煤 D 烟煤

9.烧结过程中温度最高的区域是： (A)

A 燃烧层 B 烧结矿层 C 干燥层 D 过湿层

10.铁矿石中酸性脉石的主要成分是：(C)

A CaO B Al2O3 C SiO2 D MgO

11.一般富矿的含铁量占理论含铁量的：(C)

A 50% B 60% C 70% D 80%

12.下列高炉物料还原有易到难的排列顺序正确的是： (C)

A 球团矿,烧结矿,褐铁矿

13.烧结过程中温度最高的区域是： (A)

A 燃烧层 B 烧结矿层 C 干燥层 D 过湿层

14.喷吹煤粉的主要目的是： (C)

A 高炉顺行 B 便于调剂炉况 C 降低焦比 D 提高冶强

15.烧结中的制粒是为了提高混合料的： (B)

A 透气性 B 强度 C 硬度 D 化合性

16.在烧结混合料料中，打水消化时能放出大量热量的是：(B)

A 石灰石 B 生石灰 C 白云石 D 萤石

二、判断题

17.烧结粘结相最好的为铁酸钙粘结相。(√)

18.一般来说，焦碳的反应性越高，越易燃烧，因此其质量越好。(X)

19.烧结矿中增加MgO的含量，可改善烧结矿强度、低温还原粉化性能和软熔性能。(X)20.焦碳水分大小不会影响焦比，所以冶炼过程中对焦碳含水量的化不须调整入炉焦量。(X)

21.高碱度烧结矿加酸性球团是目前认为最好的原料结构。(√)

22.矿石是在现有的经济技术条件下能从中提取单质的物质的总和。(X) B 烧结矿,球团矿,褐铁矿 C 褐铁矿,赤铁矿,磁铁矿 D 褐铁矿,磁铁矿,赤铁矿

23.烧结中所需要的热量全部是由燃料燃烧放出的。(X)

24.球团矿还原过程中出现体积膨胀，主要是随着温度升高，出现热胀冷缩现象造成的。(X)

25.焦碳的燃烧性和反应性越好，对高炉冶炼越有利。(X)

26.高碱度烧结矿加酸性球团是目前认为最好的原料结构。(√)

27.高炉焦比越高越好。(X)

三、填空题

28. 球团矿焙烧过程大体上可分为3个阶段

母球形成，母球长大，生球压紧

29. 高炉生产的主要原料是 铁矿石，燃料和 溶剂

30. FeO含量对烧结矿质量的影响主要表现在 强度和 还原性 两个方面。

31. 球团矿焙烧过程大体上可分为5个阶段 干燥、预热、焙烧固结、均热、冷却。

32. 高炉生产的主要原料是 铁矿石、燃料和 溶剂。

33. 焦炭中的硫多以其中以态存在的占全部硫量的67%-75%。

34. FeO含量对烧结矿质量的影响主要表现在

36.矿石的还原性取决于矿石的因素。矿物组成及结构和

37.烧结过程中沿料层高度分为五个带：湿带。

38. 烧结过程中产生一定数量的液相,是烧结料

39.焦碳在高炉内不仅是发热剂，还原剂，渗碳剂还是

40. 烧结过程中有 结晶水分解、碳酸盐分解和 高价氧化物分解 三种分解反应发生。

41.目前国内外焙烧球团矿的设备有三种：

高炉炼铁配料计算系统的设计和实现 篇6

关键词：设计和实现；配料计算系统；高炉炼铁

中图分类号： TH12 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）16-158-2

0 引言

本文立足于物料平衡理论，以高炉炼铁的具体生产工艺为基础，对高炉炼铁的配料计算系统进行了设计和实现。该系统能够对高炉炼铁配料过程中的每个环节进行监控，从而对整个高炉配料流程进行简化，使高炉配料调整更加便利、准确。

1 高炉炼铁配料计算系统的设计

1.1 高炉炼铁配料计算系统的重要性

在高炉炼铁的过程中，为了降低成本，提高生产率，保障炼钢和炼铁生产工艺对铁水质量的要求得到满足，必须对高炉炼铁配料进行计算，这就需要科学地设计高炉炼铁配料计算系统。在这高炉炼铁配料计算系统进行设计之前要对高炉炼铁的配料计算过程进行了解，高炉炼铁的配料计算过程事实上就是以当前的冶炼条件和原料条件为依据，将不同化学成分和物理性能的原料按照一定的质量要求精确地组合起来，从而保障炼铁产品的化学成分和物理性能的稳定性，获得合格的生铁和合适的炉渣成分，并对所需的溶剂和矿石的消耗量进行精确的计算。冶炼产品的质量和产量都会受到配料方案是否合理、配料计算模型是否恰当的影响，从而直接影响到配矿的成本。如果没有准确的计算，或者配料计算的过程有误，都会降低生产效益、提高生产成本、影响产品质量，甚至酿成安全事故，造成极其恶劣的社会影响。

各单位为了提高生产效益、降低生产成本，都采取了一些措施来提高配料的精度。矿石是炼铁的主要原料，但是矿石的种类较多，各种类的成分和品位往往具有很大的差别，对计算精度进行精确的控制确有难度，当前通用的高炉炼铁配料计算方式又存在着准确性低、耗时耗力的缺点。在我国的中小型高炉蓬勃发展的过程中也暴露出了很多问题，主要表现为计算机的控制能力普遍较低，配料计算过程非常繁琐，而且也不能保障计算结果的准确性，给操作人员的操作带来了较大的不便。为了实现高炉配料计算的自动化，应该对高炉炼铁的配料计算系统进行科学的设计。

1.2 高炉炼铁配料计算系统的具体设计

根据高炉物料的平衡理论，对高炉炼铁配料计算应用系统进行设计，其计算基础参数主要包括生产高炉生铁的预定铁水成分、原始操作条件、燃料成分和原料成分等，对高炉炼铁过程中的重要生产数据进行计算，例如炉渣成分、出铁铁水成分、煤气成分、铁水生产最佳原燃料配比用量等。本文将高炉炼铁配料计算系统主要分为2个部分：初始条件输入系统、物料平衡输出系统。其中初始条件输入子系统则主要包括焦炭成分模块、矿石成分模块、煤粉成分模块、溶剂成分模块、铁水假定成分模块、炉尘成分模块等6个部分。物料平衡输出系统主要包括吨铁需要的矿石及熔剂量模块，冶炼吨铁产生的炉渣量模块，入炉风量计算模块和炉顶煤气发生量计算模块及煤气的化学成分等模块。

本系统立足于高炉现场操作，在编程设计时使用了windows环境，以及VisualBasic语言，保障界面的友好和计算的精确性。

2 高炉炼铁配料计算系统的实现

2.1 理论依据

本系统的开发主要以配料计算中的联合计算法为依据。即在给定的原燃料条件和冶炼参数下，应用物料平衡法求解出单位生铁的焦炭、矿石、熔剂等的消耗量。根据所得消耗量计算吨铁的耗风量和煤气量。

主要运用到以下几个平衡方程：

①出铁量平衡方程；

②根据生铁中某元素要求的含量或某元素的平衡方程；

③根据炉渣碱度或造渣氧化物平衡方程；

④根据炉渣中某一造渣氧化物含量或渣中某氧化物平衡方程。

2.2 高炉炼铁配料计算系统的登录

为了有效的保护系统的稳定性，同时尽可能减少人为因素对系统的干扰或者由于使用过程中对系统的误操作，本系统采取了密码验证方式进行登录。系统使用人员要进行登录，输入正确的口令，才能进行下一步操作。这样可以最大限度的避免高炉炼铁配料计算的随意性问题。

2.3 原料成分输入子系统的应用

该子系统共有6个模块，分别为焦炭成分模块、矿石成分模块、煤粉成分模块、溶剂成分模块、铁水假定成分模块、炉尘成分模块。各模块都有对应的数据库，能够进行独立的数据动态存储。

该子系统的6个模块均具有数据保存、数据修改、数据传输和数据添加的功能，通过相应的操作，用户可以在对应的数据库中添加相应的内容，也可以修改或删除数据库中的数据。为了保障数据的准确性，提高系统计算的准确率，系统会对每个输入的数据进行校验，设置个数值的取值范围，如果该数据不在取值范围之内，就无法输入系统，系统会提醒操作人员对其进行修改。这样可以最大限度的避免人为操作失误而造成的计算结果偏差，尽量提高计算结果和相关数据的准确性。

2.4 配料计算子系统的应用

作为整个高炉炼铁配料计算系统的核心子系统，配料计算子系统又可以分为计算结果查询和配料计算两个部分，而该子系统的核心部分就是配料计算模块。配料计算模块的计算基础是预定铁水成分、原始条件、燃料成分、原料成分等，能够将炉渣碱度、炉渣成分、炉渣量、出铁铁水成分、出铁量、S负荷、矿石品位、原料燃料用量等生产数据计算出来。在系统中主要还是以直接输入数据的方法进行计算。此方法操作简单，可随时对其中的某一个数据进行修改调整。真正做到操作方便，提高计算的准确性。

在将燃料数据和原料数据输入配料计算模块之后，就可以进行自动计算，计算内容包括变量计算和配料计算，同时在界面上直接显示计算的结果。系统会对矿石原料配合比是否为百分之百进行效验，否则会提醒操作者修改或报警。然后再对焦丁、煤比是否参与计算进行查看，以假定输入的冶炼条件为依据，对原始的操作条件进行计算整合，从而对综合负荷、综合焦比等数据进行计算。在配料计算参数中，操作者可以选择变料方式，系统提供了两种变料方式可供选择，一是在设定负荷计算焦比和设定焦比计算负荷中选择一个，二是在设定矿批计算焦批和设定焦批计算矿批中选择一个。

根据实际需要，系统的使用者可以便利地更改和调换名称，如果原燃料的名称发生改变，那么相应的后台数据库也会随之变化，该模块还具有连续计算功能。通过配料计算模块，操作者也可以打印、查询和保存计算的结果，并以计算结果为依据对燃料和原料的用量进行调整，达到提高生产效率、降低成本、提高质量的目的，使实际生产的铁渣成分和生铁成分能够尽可能的接近理论预定的要求。

每次计算的过程和结果都会在计算结果查询模块的数据库中进行保存，以供操作者查询。同时操作者也可以在计算结果查询模块对某一个配料计算的结果进行删除，或者将数据库清空。通过对历史数据的查询操作人员能够更加科学的制定相应的操作方案。

3 结语

本文对高炉炼铁配料计算系统进行了设计，经过现场测试和应用，该系统的稳定性和精确性较高，而且系统使用比较便利，炼铁生产操作中的具体要求基本能够得到满足，具有良好的操作便利、运行稳定性、实时跟踪性和数据准确性，能够有效地提高我国高炉配料计算的自动化程度。

参 考 文 献

[1] 张明星，雷鸣，杜屏，赵华涛.沙钢5800m3高炉提高煤比操作实践[J].上海金属，2014（05）.

[2] 肖洪，张建良，贾凤娟，庞清海，朱广跃，郑常乐.高炉喷吹煤粉合理搭配[J].钢铁，2014（09）.

[3] 曹锋，张纲，丁英杰，袁苗苗.首钢长钢9号高炉合理喷煤比的探析[J].炼铁，2014（01）.

[4] 周渝生，项钟庸.合理喷煤比的技术分析[J].钢铁，2010（02）.

高炉炼铁 篇7

广钢高炉炼铁目前存在的制约成本进一步降低的主要问题,分述如下。

1.1 进厂原材料质量把关仍有待加强

目前,广钢进厂原材料质量把关仍存在不足。加强进厂原材料质量把关,对降低炼铁生产成本有着极其重要的作用。以下的统计数据,可以从一个侧面证明加强进厂原材料质量把关的重要性。

1.1.1 外购烧结矿进厂质量情况

由于广钢股份铁前生产先天不足———自产烧结矿产量较低,远不能满足高炉生产的需要,加之铁矿价格暴涨,不可能较大比例使用单价较高的球团矿,从而导致高炉熟料比低(实际熟料比小于70%),制约了炼铁的生产。外购烧结矿自2010年6月使用以来,因高炉熟料比显著提高,对促进高炉顺行、降低炼铁成本等方面的作用不容低估。但外购烧结矿的质量波动、与实物质量的差距,也确实存在。2010年7月份外购烧结矿进厂质量情况见表1。

外购的烧结矿全铁含量53.34%～54.73%(平均值54.20%),合同要求全铁含量55.00%,两者存在一定差距,而且是二元碱度R2低于合同技术要求的2.0的条件下的差距(实际R2的均值为1.49)。如要满足合同技术要求的二元碱度R2为2.0的条件,则外购烧结矿实际全铁含量与合同要求的55.00%的差距将更大。其他如S、Pb、K2O、FeO、SiO2、CaO、R2等成分波动较大,其中以FeO的波动为甚:13.90%～18.80%。在广钢股份炼铁总厂2010年6月28日的领料检测结果中,FeO含量比进厂验收结果高出7.88%。

另外,外购烧结矿的转鼓指数的检验结果与实物质量情况有较大的差异。转鼓指数的检验结果都符合使用要求,体现的强度较高。但实物粉末较多,有时与厂内返矿类似。说明对外购烧结矿的转鼓指数验收需要进行必要的修正,才能保证检验结果与实物质量相符。

1.1.2 其他铁矿进厂质量情况

在2010年08月进行的铁平衡调研中,对部分库存铁矿进行了抽样调研。具体抽查结果见表2。

%

从表2知,抽查的8个样的全铁含量均比进厂验收时低,其中进口B粉、省内C粉、省内A精粉等的差异最明显。

1.2 炼铁主要技术经济指标与国内同行比仍然存在较大差距

表3是2010年1～7月份广钢高炉炼铁的主要技术经济指标与2010年1～8月份、2009年全国的主要技术经济指标平均值对比情况。

从表3可知,广钢高炉炼铁的主要技术经济指标与全国的主要技术经济指标平均值比较,存在较大差距,尤其是熟料比、综合入炉品位、焦炭灰份、煤比、风温等方面。

1.3 铁量损失仍然偏大

在2010年8月进行的铁平衡调研中,对主要铁量损失进行了排查。铁损分布情况见表4,高炉各副产品、排出物的化学成分见表5。从表4可知,铁损主要由炉尘和水渣造成。

%

从表4、表5可知,铁量损失主要集中在水渣和炉尘中,两者合计95.60%。铁水包粘结物的FeO含量最高,达64.60%。

2 对策

2.1 原材料方面降低炼铁冶炼成本的措施

炼铁生产是七分原料,三分操作。在影响炼铁生产成本的因素中,原材料占主要部分,约70%左右。

在原材料影响成本的因素中,主要有原材料价格、原材料单位消耗、原材料质量等三个方面。而进厂原材料质量是关键、是基础。一旦进厂原材料的实物质量与合同中的技术指标要求不相符,将会使原材料价格扭曲、原材料单位消耗严重偏离理论值,从而导致生产和成本失控

2.1.1 降低原材料采购成本

有52年发展历史的广钢,在省内、乃至国内原材料采购方面,已经形成了比较完善的机制,尤其是在定价机制上,部分原材料的价格(如省内矿石、耐火材料等)比兄弟单位有优势。没有价格优势的原材料主要体现在中间环节比较多的原材料上。

因此,在实施原材料采购时,要尽可能减少中间环节。同时加强信息搜索,掌握全面、即时的采购信息,并以合理的价格,购买到质量名实相符的原材料。加强与原材料使用单位的沟通,采购与现有工艺相适应、对降低冶炼成本真正有利的原材料。

2.1.2 入厂原材料质量监督方面

加强入厂原材料的质量监督,保证实物质量与合同要求、入厂验收检验结果相符。由于原材料质量对高炉冶炼的影响并不是线性的,而且还与高炉冶炼的现状密切相关。因此,合同扣款并不能完全补偿因原材料实物质量波动所引起的高炉冶炼成本的增加。另外,原材料实物质量波动还影响原材料单位消耗的变化,进而双重影响高炉冶炼成本。

2.1.2. 1 探讨完善取样、化验制度

在现有的取样、化验制度的基础上,继续探讨一种取样、送样、化验的人员都只知道物品名称(如铁矿石、焦炭、煤粉、石灰石等),但不知道是哪一个地方、哪一个厂家供应的原材料的方法。是否可以采用如下方法:取样工取样后,由其中一人做好标识和对照;制样后,由送样工随机另外加一种同类原材料,做好标识和对照后,同时送样;接样工接样后,重新编号,做好标识和对照后,再行检验。待结果出来后,依据各环节所做的标识和对照表,按反方向追朔的方法,报出对应的检验结果。同行其它单位用此方法效果很好。

2.1.2. 2 对混合不均的原材料的监督

对颜色粒度明显不同的同一批来料因为容易造成取样偏差,导致取样、化验结果没有代表性,因此原则上要求退货。对不退货的,可对不同颜色、不同粒度的部分分别取样,按化验结果,作出相对客观的验收方法,以提高取样、化验结果的代表性。

2.1.2. 3 对外购烧结矿的监督

外购烧结矿经过长途运输后,烧结矿因抓料、卸料、振动等将会起到破碎作用。因此在进厂后的转鼓检验中,进入转鼓的都是相对强度比较好的部分,测试结果也将偏高,与实际强度不符。建议在烧结现场取一成品样,拿回来做转鼓检验;然后在这批烧结矿进入广钢后,再取一样品,做转鼓检验。两者检验结果的差值,作为修正进厂转鼓检验结果的参数。

2.1.3 降低物流、加工成本

原材料运输和质量保证尽可能一步到位,以减少公司内部物流、加工成本,因转运次数和加工次数的减少,可以减少原材料的损失。

对供应量大的厂家或长期合作伙伴,可以将质量监督工作往前延伸,指导供应商配料,以减少质量波动,并提供适应广钢生产的原材料。

2.1.4 优化入炉炉料结构

2010年9月的部分时段,熟料比在65%左右,生块矿比例33%左右;9月综合入炉品位为54.93%,焦炭灰分13.6%。建议熟料比在75%以上,生块矿比例最高不高于28%;综合入炉品位在56.5%以上;焦炭灰分不高于13.0%。

如能满足熟料比在75%以上,综合入炉品位在56.5%以上,焦炭灰份在13.0%以下,将可以大幅度改善喷煤和降硅冶炼的条件。在提高喷煤比、降低铁水含硅的同时,改善各主要技术经济指标,从而缩短与全国同行的差距,这是广钢高炉可以达到的。

2.1.5 稳定原材料质量

高炉操作是“稳”字当头。高炉要实现稳定,除要求操作稳定外,更重要的是原材料的稳定。不管采购哪一等级的原材料,关键是要稳定在某一个等级内,尽量避免不同等级的原材料混合进厂。如采购焦炭,若合同要求的是二级焦炭,就必须严格按二级焦炭来采购,避免一级焦炭、三级焦炭混入厂内,所谓的平均是二级焦炭。因为进厂原材料基本上是随到随用,不存在大量库存而配料的问题,因此,质量不均匀的原材料分次入炉后,将会导致高炉炉况的剧烈波动,从而影响高炉顺行。即使是有意识配料,也要保证原材料的均衡进厂、有足够的混合空间和均匀的物理特性,才可以达到不同质量的原材料混合均匀的目的

2.2 操作方面降低成本的措施

2.2.1 降低铁损

2.2.1. 1 降低渣中铁量损失

减少渣量,可以有效地降低渣中铁量损失,这需要提高铁矿入炉品位来实现。但随着入炉品位的提高,原材料成本将会不同程度地随之提高,因此提高入炉品位有一定的难度。根据广钢生产实际和周边矿石资源情况,入炉品位稳定在56.5%～58.0%比较现实、也比较合理。

减少生块矿的配入量,即提高熟料比。由于生块矿的性能决定了配入较大量的生块矿的软融带宽,从而影响料柱透气性,进而影响高炉顺行。同时配入较大量的生块矿后,由于软融带上移,导致直接还原高而炉缸物理热不足,提高了渣中FeO含量。2010年9月份的部分时段,由于生块矿比例在33%左右,渣中FeO含量由原来的0.30%左右提高到0.80%左右,渣中铁损是十分明显的,约60万元/月。另外,配入较大量的生块矿,增加了焦比,从而提高了渣量,更进一步提高了冶炼成本。

按广钢现有的原材料条件,生块矿的配入量以不超过28.0%为宜,合理的生块矿的配入比例为18.0%～23.0%。

建立稳定合理的上下部调剂制度,确定合理的操作参数、精心操作、活跃炉缸、均匀炉缸温度,可以促进高炉顺行,提高铁水物理热,有利于渣铁分离,减少渣中带铁。

2.2.1. 2 降低炉尘中铁量损失

降低炉尘量以减少铁损失,关键是要实现高炉顺行。要促进高炉顺行,一是提高熟料比和综合入炉品位,为高炉顺行创造条件;二是要有合理的操作制度和操作参数,控制好炉顶压力,减少炉况波动;三是加强整粒,减少粉末入炉。

2.2.2 原材料合理搭配

首先要立足在一定的时期内,保证入炉原材料在该时期内的质量稳定,如入炉品位、熟料比、焦炭和煤粉质量等稳定,避免原材料的质量波动影响炉况稳定。其次是将冶金性能、烧结性能、焦炭高温性能等相近的原材料搭配共同入炉,以减少炉况波动。而冶金性能、烧结性能、焦炭高温性能等数据的收集,需要大量的分门别类的专题试验积累。

原材料合理搭配,可以促进高炉稳定、顺行,从而取得高产、低耗的实绩。

2.2.3 降低生铁含硅

降低生铁含硅对降低冶炼成本可以起到立竿见影的作用。现很多高炉都实行了低硅冶炼的方法,将铁水含硅稳定在0.20%～0.30%,显著地降低了高炉焦比。

由于小高炉的比表面积大,散热和受外界因素的影响大,加之广钢所用的原材料种类繁多,很难保证入炉原材料的质量稳定,故不可能实现真正的低硅冶炼的方法,否则,可能造成严重的操作事故,而得不偿失。但可以实现铁水含硅往下限操作,即铁水含硅要求在0.40%～0.85%时,可以实现铁水含硅往0.40%靠拢,并尽可能稳定在0.40%～0.50%。

至2010年9月份,广钢高炉累计铁水含硅0.65%,降本潜力较大。

2.2.4 降低隐性慢风

所谓隐性慢风,就是风量在正常风量的80%～100%部分。

在统计报表中,只体现了风量小于正常风量的80%部分,即所谓的慢风率。但正常风量的80%～100%部分,都是按正常风量的100%来体现的。日常高炉操作中,正常风量的80%～100%部分所占的比重是很大的,这与处理炉况密切相关。不可否认的是,不同的工长,处理同样的炉况时,风量在正常风量的80%～100%部分所占的时间并不一样,这与工长的操作水平、经验、责任心等有关。

因此,要加强值班工长培训和交流,努力提高工长的操作水平和经验,增强责任心,以降低隐性慢风率。

2.2.5 提高风温

至2010年9月份,广钢高炉累计风温1 017℃,与国内同行的平均水平相差较大(2010年1～7月全国平均风温1 153℃)。因此,要在日常操作中,进一步优化烧送制度,如有可能,富化高炉煤气,提高高炉煤气热值。同时,在资金允许的情况下,对现有热风炉进行检修加强炉体与管道的保温性能,甚至大修改造,以便提高风温,缩短与国内同行的差距。

2.2.6 降低烧结矿能耗

由于广钢所用的矿石种类繁多,而且不同料的中和粉质量不同,加之使用石灰石作熔剂和前期没有恢复铺底料工艺,导致烧结矿产量上不去,能耗偏高。

2.2.6. 1 恢复厚料层

为了降低烧结矿能耗,在尽可能提供质量稳定、适合广钢烧结工艺的铁矿粉的基础上,尽快恢复3#烧结机的铺底料工艺。同时,在已经恢复了铺底料工艺的1#、2#烧结机上,尽可能将烧结料层厚度恢复至500～600mm。

2.2.6. 2 应用低温烧结工艺

在厚料层烧结的基础上,还可尝试小风量、低温烧结工艺,以利于降低烧结矿能耗,提高烧结矿质量。

2.2.6. 3 应用新熔剂、廉价燃料

可以考虑投入适当的资金,改造成可以适合生石灰、煤粉烧结的工艺。用生石灰替代现用的石灰石,用廉价的煤粉代替昂贵的焦粉,以便最大限度地降低烧结矿能耗,从而降低烧结成本。应用此成熟工艺,可进一步提高烧结矿质量,降低消耗。

2.2.7 降低烧结矿中FeO的含量

烧结矿FeO含量的高低,反映了烧结矿的还原性好坏,进而决定了高炉焦比的高低。降低烧结矿中FeO的含量,已经成为行业的共识。

要降低烧结矿中FeO的含量,须选择适宜的烧结矿碱度、配碳量等,同时要结合厚料层、小风量、低温烧结的工艺。结合广钢高炉熟料比偏高的实际和保证有足够的烧结矿强度,建议烧结矿碱度在2.3左右、配碳量不高于60kg/t、烧结矿中FeO的含量不高于10.00%。

至2010年9月份,广钢的累计烧结矿中FeO的含量10.60%,仍然有一定的差距。

3 基础研究方面

3.1 高炉喷煤的研究

通过对高炉喷煤的经济喷煤量、最佳喷煤量、最高(极限)喷煤量的研究,指导高炉喷煤工作,提高喷煤效果,以取得最大的喷煤经济效益。

3.2 各类铁矿性能的研究

通过开展现有的和计划使用的单一铁矿进行物理性能、高温性能、烧结性能等方面的研究,以及各类铁矿相互搭配的物理性能、高温性能、烧结性能等方面的研究。为各类铁矿的使用提供技术数据。更好地搭配使用各类铁矿———将性能相近的铁矿相互搭配,为高炉顺行创造最佳的条件,以取得最佳的经济效益。

3.3 各类燃料性能的研究

开展各类煤粉的燃烧特性研究,同时对各类焦炭的高温性能进行研究。收集相关数据,为各类燃料的单一使用或搭配使用提供技术支持,以取得最佳的使用效果,为降低高炉冶炼成本创造条件。

4 结论

高炉炼铁 篇8

1 目前的现状

随着经济的发展, 人们生活的环境也受到了越来越多的挑战, 污染严重、温室效应等越来越威胁人们的生存环境。如何在促进经济发展的同时, 降低对能源的消耗和环境的污染, 使地球能承受因环境变化带来的压力是人们亟需解决的问题。然而, 随着经济的发展, 人们对石油、钢铁等的生产操作, 造成了排放在空气中的CO2气体量逐渐增大, 甚至超越了地球本身的循环能力, 对人们的生活和生存环境造成了巨大的压力。人们也渐渐意识到了该情况的严重性, 也越来越多地对工业生产中产生大量CO2气体排放量的行业进行了整治, 从而降低对环境的影响。目前, 人们对环境的保护意识越来越强, 开始逐渐发展绿色能源行业, 目标是用环境友好材料代替对环境污染严重的材料, 创新发展新科学。同时, 通过对钢铁行业等环境污染行业进行罚款等措施, 也能很大程度上降低废气对环境的破坏。相应的, 钢铁行业要想继续有效地发展, 就必须更新技术, 从低消耗、高产值等方面实现自身的发展, 如果不实施有效的改进措施, 钢铁行业将受到很大的损失。

目前, 为了符合我国的方针政策, 我国相关单位也在积极推出相应的改进方案, 寻找较合适的环境友好资源, 积极探求更利于国民经济发展的、对环境污染程度较小的生产成品, 从而很大程度上降低CO2气体的排放量。同时, 我国相应行业还应积极改进、创新技术, 快速实现低消耗、低污染, 提升我们相关钢铁行业在世界经济中的发展地位, 使钢铁行业得以继续发展, 继续有效促进我国国民经济的发展。

2 在炼铁时的环保手段

2.1 更换改进设备

要想保证金属冶炼时的环保和节能就要将一些比较传统和落后的设施换掉, 重新建设一些新型的、环保的、大型的、能可持续发展的设备, 从而达到减少污染和排放的目的。从目前的数据来看, 大型的金属冶炼设备的效率大大高于传统的小炉子的效率, 且大大减少了二氧化碳的产生。此外, 传统的落后设备还存在能量要求高、污染气体产生量大和可持续使用率低等问题。随着技术和设备的发展, 金属冶炼设备的大型化是必然趋势, 大型的冶炼炉能够高效地工作, 大大减少污染气体的产生, 这将促进钢铁工业的发展和前进。炉型的大型化在短期虽然会增加企业的费用负担, 但是从污染气体的排放费用角度考虑的话会在长期获得收益, 所以改进金属冶炼的炉型势必对企业的发展有重要的推动作用。企业为了更好地适应不断变化的政策要求, 就必须及时地更换设备, 这有利于企业的改革和发展。

2.2 循环利用热量

要想进一步改革金属冶炼步骤, 就要将冶炼过程中的热量循环利用起来, 这项技术是企业研究的重点部分, 且已经在很多企业中得到应用, 积累了不少的实践经验。对冶炼过程进行分析得知, 金属冶炼过程中的余热有两个方面。第一是燃烧后的烟气热量的回收, 气温在350℃左右。第二是金属块的余热的回收, 它的温度较高, 约800℃, 是能耗的重要组成部分, 所以进行余热回收时这部分余热是重要的回收部分。这部分热量可以再在冶炼前将铁矿石进行预先预热, 这样能够实现能源的合理利用, 减少能量的浪费, 符合可持续发展的理念。

2.3 循环使用废弃固体

在金属冶炼过程中会产生很多的固体残渣, 例如矿渣等等, 它们能够被重复使用。技术的不断创新和提高使得这些固体废物可以被二次利用, 循环使用废弃固体已经形成一条成熟的链条。我们知道, 冶炼过程中的尘泥是用来除去磷元素的添加剂, 它可以被重复用作一些其他流程的添加剂。对于矿渣来说也有循环使用的必要, 比如可以用于制造水泥等等。循环使用金属冶炼过程中产生的废弃固体能够大大提高资源利用率, 减少垃圾排放, 有利于可持续发展。

2.4 燃料的替换

在金属冶炼过程中, 一般使用碳作为主要的燃料, 但是燃烧碳带来了许多的环境污染问题, 所以, 为了减少环境污染要开发其他新兴能源。在美国、日本等国家已经使用了天然气、塑料等燃料冶炼钢铁。在中国这些能源的使用还没有推广起来, 主要是这些资源的回收率不高, 这极大地制约了该项技术的应用。此外还可以利用氢气来作为替代能源, 而氢气的开发程度也还不够, 不能满足金属冶炼的需求。

参考文献

[1]唐恩, 盛正平, 周强, 王小伟, 张国兴.高炉炼铁节能减排实用技术浅述[A].中国金属学会、河北省冶金学会.2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集[C].中国金属学会、河北省冶金学会, 2011:6.

高炉炼铁冷却水系统故障应急措施 篇9

高炉冷却水系统主要作用是给各种冷却设备提供水, 保证冷却设备的热流强度控制在所能承受范围之内。高炉冷却水系统包括:高炉本体冷却水系统, 齿轮箱冷却水循环系统, 风口小套等工业高压净环水循环系统, 液压站等低压工业净环水系统。考虑到冷却水系统生产过程中的缺憾, 增加相应设备和管路, 对岗位加强管理, 对工艺加深理解, 增强对事故的应急处理能力。

二、齿轮箱冷却水循环系统工艺流程及应急措施

1. 齿轮箱冷却水循环系统工艺流程

齿轮箱冷却水循环系统工艺流程中, 给水厂供给的工业新水由浮球阀控制水位, 自动补水, 进入水箱, 由提升泵站水泵加压, 打到炉顶水冷站, 经过过滤器过滤后, 一路进入接受罐 (煤气均压罐) , 平时对齿轮箱冷却水循环系统进行补水 (首次使用的齿轮箱循环水也由此路水供给) 。另外一路水经过过滤器过滤后供给板式换热器, 与齿轮箱循环冷却水进行热交换, 进水温度控制在40℃以下的前提下, 保持齿轮箱循环系统水温<50℃。接受罐相当于水箱 (水源) , 水泵将接受罐内的水加压, 首先经过自动反冲洗过滤器进行过滤, 然后进入板式换热器, 将齿轮箱传来的热量交换给提升泵站水系统, 在板式换热器内完成热量交换, 降低齿轮箱冷却水循环系统的循环水温度, 最终将冷却水送到上水槽, 再由上水槽自上而下流经下部8块水冷却板的水管中, 最后经下水槽回水到接受罐。为实现冷却水从上水槽到接受罐之水的回流, 上下水槽之间、下水槽与接受罐之间有管道连接, 保证三者上部空间所充气体压力达到动态相等, 从而达到水冷齿轮箱的水自动流回接受罐的目的。为保证上水槽不发生向高炉内漏水, 上下水槽之间有溢流管, 上水槽水位过高, 水自动溢流到下水槽。

2. 利用现有设备提高应急能力措施

(1) 齿轮箱所供冷却水完全断水情况下, 经DN65管路通入齿轮箱内的氮气及同时开启事故氮气阀门经过DN100管路通入的氮气量, 可以保证齿轮箱至少4h连续工作, 最大可以达到12h。由于齿轮箱的温度受顶温的影响, 因此氮气的密封、吹扫、冷却作用时间会发生相应变化, 齿轮箱的有效工作时间会随之变化, 因此处理故障的时间要以齿轮箱的实际温度曲线为依据, 并保留一定的节余时间, 以便对故障进行快速处理。

(2) 提升水泵断水情况下, 为确保齿轮箱水冷系统热交换和补水顺利进行, 可以关闭水冷站内的提升泵阀门, 采用风口高压管线供水。冬季气温低, 管路内的存水容易冻结, 需要将上部进气阀门和提升泵站内的放水阀门开启, 放净管道内的存水, 防止提升泵站至水冷站的管路冻裂。

(3) 水冷站循环泵断水情况下, 为确保齿轮箱水冷系统热交换的顺利进行, 开启补水管道上与齿轮箱水系统的连接阀门, 直接补水至上水槽进行水冷却。由于水向接受罐内连续补充, 罐内水位持续升高, 在故障排除期间, 定期向外排水, 但是要防止罐内水被排空, 均压氮气随之排出, 通风不良位置要防止氮气窒息, 发生人身伤亡事故。

三、高炉除盐 (软) 水闭路循环系统存在缺憾及应急措施

1. 新1#高炉蒸发式空冷器存在缺憾

新1#高炉建成投产, 蒸发式空冷器运行状况一直良好, 随着设备的运行, 光管管束外表面结垢问题日益凸现, 冷却效果随之变差, 加上炉尘、烧结灰尘等进入喷淋水中, 管束上方的喷淋水管堵塞, 喷嘴无法喷下水。加上设计方面的原因, 疏通花费时间长, 给设备维护及管理带来极大麻烦。北方天气转冷后, 蒸发式空冷器风机上方的水蒸气弥漫, 能见度低, 给维修带来安全隐患。

2. 蒸发式空冷器应急措施

(1) 用高压水枪出口的高压水对管束进行清洗, 处理掉附着在管束上面的水垢, 恢复原有的冷却效果。

(2) 增加蒸发式空冷器台数。由于空间位置影响, 生产期间无法增加, 但可以有效利用现有设备, 来控制高炉循环水温。

高炉正常生产状态下, 除盐水闭路循环Ⅱ系统 (高炉循环水) 9台蒸发式空冷器风机和喷淋水泵满负荷运行, 去高炉水温度基本控制在40~45℃。根据经验, Ⅰ系统 (热风炉循环水) 水温度一直维持在40℃以下, 即使夏季, 3台蒸发式空冷器仅运行2台, 便可满足生产需要。考虑把热风炉循环水系统其中靠近高炉循环水系统的1台蒸发式空冷器, 增加阀门及管道, 可以随时切断任意一水系统的水, 冷却另外一水系统, 以互为备用。增加1台蒸发式空冷器后, 高炉正常生产, 温度控制在35~40℃, 即使进入7月后, 天气炎热, Ⅱ系统高炉循环水温度一直有效控制在35~40℃, 减少了补充新水量。

3. 蒸发式空冷器改造需要解决的难题

(1) 生产运行期间增加管道和阀门。有压力作用下, 在DN600和DN900主管道上增加管道和阀门。先将DN300管道和法兰在主管道上焊接完毕, 闸阀安装在所焊接的管道上, 垫片位置正确, 所有螺栓紧固。钻机在阀门上装好, 密封正常后, 开启阀门到最大位置, 保证钻机在主管道上所开的孔径最大, 转动钻机, 在主管道开孔后, 退出钻头, 关闭阀门, 钻机拆卸下来即可, 其他管道和阀门的连接, 可在正常情况下进行。

(2) 热风炉水系统减少了水管道管径, 循环水流量减少, 在维护与修理

保证控制温度的前提下, 开启来水与回水连接阀门, 调节流量, 达到原来供水量。利用高炉大修机会, 把管束蒸发式空冷器更换为板式蒸发式空冷器, 同时在原台数基础上再增加2台, 新更换的板式蒸发式空冷器, 可以不再拆卸风机, 直接停机后进入风机下方, 更换喷嘴, 对垂直板的孔径进行清洗, 方便了维护, 同时维护人员工作量大大减少。

四、高炉、热风炉除盐 (软) 水闭路补水系统存在缺憾及应急措施

高炉、热风炉两个水系统中, 原来用2台补水泵作为一个独立系统, 当一个系统的2台泵同时出现故障时, 就不好处理。为此, 将两个系统的4台水泵并联, 出口管道中间位置增加连接阀门。正常情况下, 连接阀门关闭。事故状态下, 假定高炉补水泵出现故障, 需要采用热风炉补水泵向高炉氮压罐内补水, 确保水位处在上限。首先将去热风炉氮压罐管路上的阀门关闭, 防止两系统水串通, 然后开启连接阀门, 操作箱上采用手动启动水泵, 补水到氮压罐水位上限, 补水完毕停泵。

故障处理时间受故障前补水时间间隔限制, 同时水系统突发大量漏水, 补水频繁, 会极大影响补水时间间隔, 氮压罐内水位一般在2m以上, 可以大大延长补水时间。如果故障发生在夜间, 由于夜间查找、作业难度较大, 故障排除时间会相对较长, 补水泵并联会显得非常必要。

制水过程故障或高炉突发事故造成大量漏水, 除盐水制水量无法满足继续供水, 为确保供水安全, 采用工业新水直接替代除盐水。故障排除后, 在管道的最低点及其他排污点进行排污, 同时加药处理。可在新水管道上直接架设一条旁通管道直接进入除盐水箱, 以备紧急使用。正常情况下, 关闭旁通管路上的阀门, 使用除盐水, 事故状态下直接使用新水进行补水。

五、自清洗过滤器工业净环水循环系统及应急措施

自动反冲洗水过滤器罐体内的横隔板将其内腔分为浊水腔和清水腔, 横隔板上安装内外两环、多根过滤柱 (过滤柱为不锈钢丝的多棱结构, 坚固耐用, 过滤精度根据过滤水质要求而数值各不相同) 。给水厂净环泵站循环泵送来的净环水经入口进入浊水腔, 又经隔板孔进入过滤柱的内腔。大于过滤柱缝隙的杂质被截留, 清水穿过缝隙到达清水腔。所有过滤柱滤过的水在清水腔内汇合, 由出口输出。

当杂质在过滤柱内积累到一定厚度时, 会使浊水腔与清水腔产生压力差。随着杂物增加, 将使过滤水量减少, 过滤压差增大。当压差达到一定值时, 出水口压力降低, 接在进出水管之间的压差计开始工作, 发出命令, 使电动装置转动工作, 同时, 排污阀门延迟一段时间后自动开启, 当排污吸盘转至滤柱入水口下方, 过滤后的压力水以过滤时的反方向冲刷滤柱空隙, 将阻挂在滤孔入口处的杂物经排污吸盘及排污管, 排到罐体外的污水井内。这样依次对滤柱进行清洗, 过滤过程却不中断, 直至完成各个滤柱的排污动作, 杂质冲洗干净后, 排污阀门自动关闭。

过滤柱内杂物淤积时且在内外环自动逐根排污失效的情况下, 先将其中一台自动反冲洗水过滤器入口的电动阀门缓慢关闭, 同时注意观察自动反冲洗水过滤器前后压力表数值的变化, 如果数值变化不大, 仍能满足生产需要, 不影响正常供水, 可以关闭该自动反冲洗水过滤器出口阀门, 检修自动反冲洗水过滤器。如果不能满足生产需要, 就不能关闭前后阀门进行检修。改换另外一台自动反冲洗水过滤器进行试验, 决定是否关闭阀门进行检修。关闭入口阀门后, 把罐体底部手动排污阀门打开, 出口阀门连续进行开关几次, 利用水的冲击, 把过滤柱内杂物冲洗下来, 从罐体底部排污管道排出, 直到压差满足生产需要, 然后采用相同方法对另外一台进行冲击式清洗, 直到满足生产需要。采用此方法, 可全部清洗或除了排污吸盘正好对着的两根过滤柱外的其他全部清洗, 但此时不能连续供水。W13.01-16

摘要：高炉炼铁工艺冷却水系统中关键点设备在高炉顺行高产前提下, 利用现有设备通过增加部分管路, 提高对故障的应急处理能力。

高炉炼铁配料计算系统的设计和实现 篇10

本文立足于物料平衡理论, 以高炉炼铁的具体生产工艺为基础, 对高炉炼铁的配料计算系统进行了设计和实现。该系统能够对高炉炼铁配料过程中的每个环节进行监控, 从而对整个高炉配料流程进行简化, 使高炉配料调整更加便利、准确。

1 高炉炼铁配料计算系统的设计

1.1 高炉炼铁配料计算系统的重要性

在高炉炼铁的过程中, 为了降低成本, 提高生产率, 保障炼钢和炼铁生产工艺对铁水质量的要求得到满足, 必须对高炉炼铁配料进行计算, 这就需要科学地设计高炉炼铁配料计算系统。在这高炉炼铁配料计算系统进行设计之前要对高炉炼铁的配料计算过程进行了解, 高炉炼铁的配料计算过程事实上就是以当前的冶炼条件和原料条件为依据, 将不同化学成分和物理性能的原料按照一定的质量要求精确地组合起来, 从而保障炼铁产品的化学成分和物理性能的稳定性, 获得合格的生铁和合适的炉渣成分, 并对所需的溶剂和矿石的消耗量进行精确的计算。冶炼产品的质量和产量都会受到配料方案是否合理、配料计算模型是否恰当的影响, 从而直接影响到配矿的成本。如果没有准确的计算, 或者配料计算的过程有误, 都会降低生产效益、提高生产成本、影响产品质量, 甚至酿成安全事故, 造成极其恶劣的社会影响。

各单位为了提高生产效益、降低生产成本, 都采取了一些措施来提高配料的精度。矿石是炼铁的主要原料, 但是矿石的种类较多, 各种类的成分和品位往往具有很大的差别, 对计算精度进行精确的控制确有难度, 当前通用的高炉炼铁配料计算方式又存在着准确性低、耗时耗力的缺点。在我国的中小型高炉蓬勃发展的过程中也暴露出了很多问题, 主要表现为计算机的控制能力普遍较低, 配料计算过程非常繁琐, 而且也不能保障计算结果的准确性, 给操作人员的操作带来了较大的不便。为了实现高炉配料计算的自动化, 应该对高炉炼铁的配料计算系统进行科学的设计。

1.2 高炉炼铁配料计算系统的具体设计

根据高炉物料的平衡理论, 对高炉炼铁配料计算应用系统进行设计, 其计算基础参数主要包括生产高炉生铁的预定铁水成分、原始操作条件、燃料成分和原料成分等, 对高炉炼铁过程中的重要生产数据进行计算, 例如炉渣成分、出铁铁水成分、煤气成分、铁水生产最佳原燃料配比用量等。本文将高炉炼铁配料计算系统主要分为2个部分:初始条件输入系统、物料平衡输出系统。其中初始条件输入子系统则主要包括焦炭成分模块、矿石成分模块、煤粉成分模块、溶剂成分模块、铁水假定成分模块、炉尘成分模块等6个部分。物料平衡输出系统主要包括吨铁需要的矿石及熔剂量模块, 冶炼吨铁产生的炉渣量模块, 入炉风量计算模块和炉顶煤气发生量计算模块及煤气的化学成分等模块。

本系统立足于高炉现场操作, 在编程设计时使用了windows环境, 以及Visual Basic语言, 保障界面的友好和计算的精确性。

2 高炉炼铁配料计算系统的实现

2.1 理论依据

本系统的开发主要以配料计算中的联合计算法为依据。即在给定的原燃料条件和冶炼参数下, 应用物料平衡法求解出单位生铁的焦炭、矿石、熔剂等的消耗量。根据所得消耗量计算吨铁的耗风量和煤气量。

主要运用到以下几个平衡方程:

①出铁量平衡方程;

②根据生铁中某元素要求的含量或某元素的平衡方程;

③根据炉渣碱度或造渣氧化物平衡方程;

④根据炉渣中某一造渣氧化物含量或渣中某氧化物平衡方程。

2.2 高炉炼铁配料计算系统的登录

为了有效的保护系统的稳定性, 同时尽可能减少人为因素对系统的干扰或者由于使用过程中对系统的误操作, 本系统采取了密码验证方式进行登录。系统使用人员要进行登录, 输入正确的口令, 才能进行下一步操作。这样可以最大限度的避免高炉炼铁配料计算的随意性问题。

2.3 原料成分输入子系统的应用

该子系统共有6个模块, 分别为焦炭成分模块、矿石成分模块、煤粉成分模块、溶剂成分模块、铁水假定成分模块、炉尘成分模块。各模块都有对应的数据库, 能够进行独立的数据动态存储。

该子系统的6个模块均具有数据保存、数据修改、数据传输和数据添加的功能, 通过相应的操作, 用户可以在对应的数据库中添加相应的内容, 也可以修改或删除数据库中的数据。为了保障数据的准确性, 提高系统计算的准确率, 系统会对每个输入的数据进行校验, 设置个数值的取值范围, 如果该数据不在取值范围之内, 就无法输入系统, 系统会提醒操作人员对其进行修改。这样可以最大限度的避免人为操作失误而造成的计算结果偏差, 尽量提高计算结果和相关数据的准确性。

2.4 配料计算子系统的应用

作为整个高炉炼铁配料计算系统的核心子系统, 配料计算子系统又可以分为计算结果查询和配料计算两个部分, 而该子系统的核心部分就是配料计算模块。配料计算模块的计算基础是预定铁水成分、原始条件、燃料成分、原料成分等, 能够将炉渣碱度、炉渣成分、炉渣量、出铁铁水成分、出铁量、S负荷、矿石品位、原料燃料用量等生产数据计算出来。在系统中主要还是以直接输入数据的方法进行计算。此方法操作简单, 可随时对其中的某一个数据进行修改调整。真正做到操作方便, 提高计算的准确性。

在将燃料数据和原料数据输入配料计算模块之后, 就可以进行自动计算, 计算内容包括变量计算和配料计算, 同时在界面上直接显示计算的结果。系统会对矿石原料配合比是否为百分之百进行效验, 否则会提醒操作者修改或报警。然后再对焦丁、煤比是否参与计算进行查看, 以假定输入的冶炼条件为依据, 对原始的操作条件进行计算整合, 从而对综合负荷、综合焦比等数据进行计算。在配料计算参数中, 操作者可以选择变料方式, 系统提供了两种变料方式可供选择, 一是在设定负荷计算焦比和设定焦比计算负荷中选择一个, 二是在设定矿批计算焦批和设定焦批计算矿批中选择一个。

根据实际需要, 系统的使用者可以便利地更改和调换名称, 如果原燃料的名称发生改变, 那么相应的后台数据库也会随之变化, 该模块还具有连续计算功能。通过配料计算模块, 操作者也可以打印、查询和保存计算的结果, 并以计算结果为依据对燃料和原料的用量进行调整, 达到提高生产效率、降低成本、提高质量的目的, 使实际生产的铁渣成分和生铁成分能够尽可能的接近理论预定的要求。

每次计算的过程和结果都会在计算结果查询模块的数据库中进行保存, 以供操作者查询。同时操作者也可以在计算结果查询模块对某一个配料计算的结果进行删除, 或者将数据库清空。通过对历史数据的查询操作人员能够更加科学的制定相应的操作方案。

3 结语

本文对高炉炼铁配料计算系统进行了设计, 经过现场测试和应用, 该系统的稳定性和精确性较高, 而且系统使用比较便利, 炼铁生产操作中的具体要求基本能够得到满足, 具有良好的操作便利、运行稳定性、实时跟踪性和数据准确性, 能够有效地提高我国高炉配料计算的自动化程度。

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