文档介绍：第一章高炉冶炼的基本原理和对原燃料的要求
世界上铁的生产有高炉冶炼、直接还原和熔融还原三种方式,但到目前为止,高炉炼铁仍然占主导地位,还没有任何一种方法能够取代高炉。高炉炼铁生产的特点是:效率高(产量高),机械化、自动化程度高,连续作业,可以实现大规模生产。
炼铁在钢铁联合企业中处于承上启下的中心地位,炼铁生产的波动必然影响企业的整体生产平衡。高炉休风,既影响上道工序烧结和球团的正常生产,又影响下道工序炼钢的正常生产,与此同时,煤气减少,又影响联合企业的动力平衡。
现代化高炉由高炉本体和以下辅助系统组成。
送风系统:鼓风机(包括甘油站、润滑油站、PLC自动控制),冷风管道(包括放风阀),热风炉(包括热风管道、液压站、PLC自动控制、各种阀门)和高炉本体的送风装置。
供料和上料系统:供料(包括烧结生产,球团生产,炼铁贮矿场,矿槽与辅助设备),上料(包括矿槽下给料机、震动筛、称量设备、返焦和返矿、皮带运输),上料料车(主卷扬)或上料主皮带,炉顶的上料和布料(包括液压站、无料钟或大小钟装置)、探尺、均压装置及PLC自动控制等。
渣铁处理系统:炉前出铁场(包括液压站、开口机、泥炮、炉前吊车、渣铁钩、铁水罐),铸铁机和冲渣泵站、水冲渣沟、水渣池及辅助设备等。
冷却系统:联合泵站(高、低压水泵、柴油机事故泵组、凉水塔,软水闭路循环的还有软水制备装置),给、排水管道、自清洗过滤器和高炉本体的冷却壁(板)、炉底水冷,热风炉的热风阀、燃烧阀、烟道阀、倒流阀等。
煤气净化系统:上升、下降管、重力除尘、滤袋除尘(或湿法除尘)装置、PLC自动控制、煤气管道、加压阀组及各种控制阀门以及煤气余压利用系统(TRT发电和DPRT技术)。
喷吹系统:储煤场与输煤皮带机,制粉有:中速磨、燃烧炉、收粉设施、PLC自动控制,喷吹设施:仓试泵(或喷吹罐)分配器、喷枪与N2安全保护装置和各种控制阀门。
环保除尘系统:矿槽除尘、出铁场除尘、铸铁机除尘及污水处理等。
各辅助系统既独立运行,又相互关联,无论哪一个环节出现故障都将影响高炉的正常生产。
一、高炉冶炼的基本原理
高炉是气体、液体和固体三相共存的竖式反应器。高炉冶炼过程实际上就是含铁炉料和燃料在高炉内经过一系列物理化学反应后完成铁的还原和熔化过程。
风口前碳素燃烧时产生上升的高温煤气与下降的固体炉料在逆向运动过程中完成了传质传热、还原(包括非铁元素的还原)、造渣、熔化和生铁的渗碳与脱硫等物理化学反应。各种反应既相互关联又相互制约,是错综复杂的矛盾运动过程。其中上升气流和下降炉料的逆向运动在很大程度上影响着整个冶炼过程,因此,是炉内复杂矛盾运动的主要矛盾。
上升气流是加热和还原炉料所需能量的唯一来源,煤气流的分布状态是否合理并稳定,不仅影响着炉料的下降和传热,还影响还原、造渣、熔化等化学反应过程,因此,它是主要矛盾的主要方面。
煤气流上升和炉料下降的矛盾运动,可通过合理的送风制度和装料制度来统一。只有在煤气流分布合理,炉料下降均匀顺畅的条件下,炉况才能稳定顺行并确保冶炼过程反应完善,各项经济技术指标良好。
在实际生产中,高炉冶炼的外部条件不可能保持固定不变,因此,高炉操作者的任务就是在遵循高炉冶炼基本规律的基础上,根据冶炼条件的变化,及时准确地采取调节措施,使高炉冶炼过程中矛盾的对立始终保持平衡状态,也就是保持炉况的稳定和顺行。
高炉炼铁能耗占整个钢铁生产能耗的65%~70%,占生铁成本的55%~60%。改善原、燃料条件和提高煤气的利用率(提高煤气热能和化学能的利用),可进一步降低消耗、强化冶炼,从而达到降低成本的目的。因此,几十年来炼铁生产的技术进步主要体现在降低能耗(精料、提高风温、提高顶压和富氧大喷吹等)和高炉长寿技术上。
1、高炉内的基本状况
炉料在高炉内的物理状态
从高炉解剖研究的结果中可以看出,高炉内的炉料基本上是按装料顺序层状下降的(球团矿有超越现象)。依入炉原、燃料在高炉内物理状态的不同,大致可划分为五个区域:
:在高炉的上部,入炉料仍然保持装料时的固态层次,随着炉料的逐渐下降,层状逐渐趋于水平,厚度逐渐变薄。
:它由固态焦炭层和粘接在一起的矿石层组成。含铁炉料在下降过程中温度达到900℃以上并在料柱重力作用下开始软化并逐步呈熔融状态。两个软融层之间是焦炭层,多个软融层和焦炭层构成软熔带。
:位于软熔带下面,当炉料温度超过1150℃时,开始有液态的铁生成,温度进一步提高后,熔化的渣、铁逐渐增多。已熔化的渣、铁液滴穿过焦炭层下落到风口以下的炉缸区域积存,这一渣、铁液滴滴落的区域称为滴落带。
在滴落带,由于煤气大量通过,使渣铁液滴在滴落的过程中继续进行还原、渗碳等反应。因此,滴落带是高温物理化学反应的