高炉炼铁基本概念与工艺设备课件

冶金概论GeneralDiscussionofMetallurgy3.高炉炼铁ChapterIII：BlastFurnaceIronmaking冶金概论GeneralDiscussionofMeta13.1高炉炼铁基本概念高炉炼铁高炉炼铁

是为炼钢提供铁原料的主要方法高炉在钢铁联合企业中的地位3.1高炉炼铁基本概念高炉炼铁高炉炼铁是为炼钢提2高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉原料铁矿石熔剂其他含铁代用品天然块矿人造富矿烧结矿球团矿碱性熔剂—石灰、石灰石、白云石酸性熔剂—硅石特殊熔剂—萤石高炉、转炉炉尘残铁轧钢铁皮硫酸渣高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉原料铁矿石熔剂其他含铁3高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉燃料固体燃料气体燃料焦炭煤粉焦炉煤气高炉煤气用于高炉本体用于热风炉高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉燃料固体燃料气体燃料焦4高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁5高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉内型

是用耐火材料砌筑而成的，供高炉冶炼的内部空间的轮廓。炉喉Throat炉身Shaft高炉本体炉腰Belly炉腹Bosh炉缸Hearth风口Tuyere铁口Taphole渣口Slagtaphole高炉有效容积代表高炉的大小或生产能力高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉内型是用耐火材6高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁荷兰CorusIjmuiden钢铁公司高炉发展高炉编号1234567大小建成年份1924192619301958196119671972炉缸直径/m5.65.65.98.59.011.013.8工作容积/m35195195981413149223283790初期产量(t/d)2802803601380170030005000当前/最终产量(t/d)10001000110035003700700010500拆除年份19741974199119971997

上一次大修

20021991高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁荷兰CorusIjmuid7高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉生产主要技术经济指标1、有效容积利用系数(ηu)

定义：每立方米高炉有效容积每天生产的铁水量[t/(m3·d)]大型和超大型高炉ηu=2.5~2.8t/(m3·d)2、焦比(K)

定义：高炉冶炼每吨生铁消耗的焦炭量(kg/t)我国焦比为250~650kg/t3、煤比(M)

定义：高炉冶炼每吨生铁向高炉喷吹的煤粉量(kg/t)我国煤比为50~250kg/t4、燃料比(焦比＋煤比)

定义：高炉冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和(kg/t)我国燃料比为450~700kg/t高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉生产主要技术经济指标1、8高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁5、综合焦比(K∑)

定义：将喷入高炉的煤粉折算成相应数量的焦炭后计算的焦比(kg/t)煤粉置换比通常小于1.0，一般在0.75~0.90之间6、冶炼强度(I)

定义：每立方米高炉有效容积每天消耗的(干)焦炭量[t/(m3·d)]一般为0.8~1.0t/(m3·d)7、综合冶炼强度(I∑)

定义：将喷入高炉的煤粉折算成相应数量的焦炭后计算的冶炼强度[t/(m3·d)]大型或超大型高炉达到1.2~1.6t/(m3·d)高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁5、综合焦比(K∑)6、冶炼9高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉有效容积利用系数=冶炼强度/焦比8、工序能耗Ci=(燃料消耗+动力消耗-回收二次能源)/产品产量(吨标准煤/t)1kg标准煤的发热量为7000千卡(29310kJ)2009年1~5月全国重点钢铁企业高炉燃料比为518kg/t，热风温度为1158℃，炼铁工序能耗为413.30kg标准煤/t，入炉焦比为374kg/t，喷煤比为144kg/t。高炉炼铁基本概念3.1高炉炼铁高炉有效容积利用系数=冶炼强10高炉炼铁基本概念3.1例题：某高炉容积2000m3，年产150万吨炼钢生铁，消耗60万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉150kg，置换比为0.9，计算高炉有效容积利用系数、焦比、燃料比、综合焦比及冶炼强度各为多少？答案：利用系数：2.05t/m3·d

焦比：400kg/tFe

燃料比：550kg/tFe

综合焦比：535kg/tFe

冶炼强度：0.822t/m3·d高炉炼铁高炉炼铁基本概念3.1例题：某高炉容积2000m3，年产1511高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.1高炉本体(BlastFurnaceBody)钢结构炉衬冷却设备送风装置检测仪器设备高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.1高炉本体(Bla12高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁由四根支柱和多层横向拉杆组成。上至炉顶平台，下接高炉基础，与高炉中心成对称布置。钢结构：包括炉体支承结构和炉壳高强度钢板焊接而成，起承重、密封煤气和固定冷却器的作用。动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁由四根支柱和多层13高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁炉衬：由耐火砖砌筑而成

炉衬寿命将随着冶炼条件而变，但最薄弱的环节应在炉底（含炉缸）和炉身。高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁炉衬：由耐火砖砌筑而成14高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁冷却设备：降低炉衬温度，提高炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力，使炉衬材料处于良好的服役状态。光面冷却壁镶砖冷却壁用于冷却炉缸和炉底炭砖用于冷却炉腹、炉腰和炉身各部位的炉衬高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁冷却设备：降低炉衬温度，提高15高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁冷却板纯铜制造，安装时水平插入炉衬砖层中，对炉衬具有一定的支托作用。风口Tuyere纯铜制造，由大套、中套和小套组成。鼓风进入炉缸的入口动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁冷却板纯铜制造，安装时水平插16高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁送风装置热风围管BustlePipe送风支管BlastPipe热风围管与连接热风炉的热风总管相连，在热风围管上均匀分布着数十套送风支管。高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁送风装置热风围管送风支管热风17高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.2炉顶装料设备(ChargingEquipment)双钟炉顶(DoubleBellCharging)打开小料钟，炉料落入大料斗内。开大钟均压阀，使大料钟上下压力一致。打开大料钟，将炉料布入炉内。动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.2炉顶装料设备(C18高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁无钟炉顶(Bell-lessTopCharging)采用可任意改变倾角的旋转溜槽完成布料任务。可实现单环、多环、螺旋、定点、扇形布料方式。动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁无钟炉顶(Bell-les19高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.3热风炉(HotStove)任务：向高炉连续不断地输送温度高达1100~1300℃的热风。按结构形式分类内燃式Internalcombustiontype顶燃式Topcombustiontype外燃式Externalcombustiontype高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.3热风炉(Hot20高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁蓄热式热风炉的构成(以外燃式为例)燃烧室蓄热室烘顶储存煤气燃烧产生的大量热量煤气燃烧产生热量的空间高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁蓄热式热风炉的构成(以外燃式21高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁工作过程：

燃烧期

换炉

送风期3~4座热风炉交替进行燃烧和送风作业，向高炉连续不断地输送高温鼓风。动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁工作过程：3~422高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.4煤气系统(BFGSystem)煤气引导管道除尘设备余压发电顶压调节高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.4煤气系统(BFG23高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁粗除尘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30μm的大颗粒灰尘，除尘率可达80%，出口的煤气含尘量为2~10g/m3。重力除尘器动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁粗除尘重力除尘器24高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁精除尘(湿法)文氏管

收缩管

喉口

扩张管文氏管除尘器除去粉尘的同时，也使煤气流得到冷却。动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁精除尘(湿法)文氏管收缩管25高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁精除尘(干法)布袋除尘

布袋房

集尘仓

进出气孔

反清仓管道动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁精除尘(干法)布袋除尘布袋26高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.5渣铁处理(TreatmentofSlagandIron)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鱼雷罐车运到炼钢厂炼钢。炉渣则进一步处理变成水渣或干渣。大型高炉每天出铁12次以上高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁3.2.5渣铁处理(Tr27高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁渣铁分离器

保证渣铁分离的装置。其所以能够将炉渣在大闸前从侧面的渣沟排出，是由于渣沟底面高于大闸后的小坝。动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁渣铁分离器保证渣28高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁因巴(INBA)设备

投资费用大，但技术上最为成熟，实际应用的高炉较多。水渣处理动画视频高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁因巴(INBA)设备29高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁练习：请将图中高炉的不同部分放在正确的位置高炉炼铁工艺设备3.2高炉炼铁练习：请将图中高炉的不同部分30高炉冶炼原理3.3高炉炼铁炼铁生产流程炉顶装料风口鼓风炉内熔炼定期排渣铁煤气溢出高炉冶炼原理3.3高炉炼铁炼铁生产流程炉顶装料风口鼓31高炉冶炼原理3.3高炉炼铁块状带：t<1100-1200℃，矿石和焦炭呈有规律的分层分布软融带：t在1200-1400℃，由熔融的矿石层和固态的焦炭层组成滴落带：液态渣铁不断向下滴落，焦炭起支撑料柱的作用风口回旋区：焦炭燃烧，产生空间使炉料下降死料柱：填充在炉缸内的焦炭，更新缓慢高炉内部炉料分布高炉冶炼原理3.3高炉炼铁块状带：t<1100-1200℃32高炉冶炼原理3.3高炉炼铁高炉铁氧化物的还原反应目的：从铁氧化物中还原出金属铁，是高炉冶炼最基本的化学反应。还原剂：固体还原剂焦炭气体还原剂CO和H2还原顺序：t>570℃Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe

t<570℃Fe2O3→Fe3O4→Fe

t=570℃FeXO→Fe3O4＋α-Fe风口回旋区的燃烧反应高炉冶炼原理3.3高炉炼铁高炉铁氧化物的还原反应目的：从铁33用CO、H2作还原剂的还原反应(间接还原)高炉炼铁用CO、H2作还原剂的还原反应(间接还原)高炉炼铁34Fe-O-C和Fe-O-H体系中平衡气相组成高炉炼铁Fe-O-C和Fe-O-H体系中平衡气相组成高炉炼铁35高炉炼铁用固体碳还原氧化铁(直接还原)C的直接还原均为吸热反应高炉炼铁用固体碳还原氧化铁(直接还原)C的直接还原均为吸热36高炉炼铁用固体碳直接还原铁氧化物的衡状态图解高炉炼铁用固体碳直接还原铁氧化物的衡状态图解37直接还原与间接还原区域分界线高炉炼铁间接剧烈熔损温度直接开始熔损温度间接+直接＜1000℃区域(上部)

只有间接还原1000℃区域(中部)

直接还原开始熔损及水煤气反应剧烈进行的区域(下部)

间接还原消失Fe2O3Fe3O4FeOFe间接间接间+直直接还原与间接还原区域分界线高炉炼铁间接剧烈熔损温度直381、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。2、不求与人相比，但求超越自己，要哭就哭出激动的泪水，要笑就笑出成长的性格！3、在你内心深处，还有无穷的潜力，有一天当你回首看时，你就会知道这绝对是真的。4、无论你觉得自己多么的了不起，也永远有人比你更强；无论你觉得自己多么的不幸，永远有人比你更加不幸。5、不要浪费你的生命，在你一定会后悔的地方上。6、放弃该放弃的是无奈，放弃不该放弃的是无能；不放弃该放弃的是无知，不放弃不该放弃的是执着。7、不要轻易用过去来衡量生活的幸与不幸！每个人的生命都是可以绽放美丽的，只要你珍惜。8、千万别迷恋网络游戏，要玩就玩好人生这场大游戏。9、过错是暂时的遗憾，而错过则是永远的遗憾！10、人生是个圆，有的人走了一辈子也没有走出命运画出的圆圈，其实，圆上的每一个点都有一条腾飞的切线。11、没有压力的生活就会空虚；没有压力的青春就会枯萎；没有压力的生命就会黯淡。12、我以为挫折、磨难是锻炼意志、增强能力的好机会。——邹韬奋13、你不能左右天气，但可以改变心情。你不能改变容貌，但可以掌握自己。你不能预见明天，但可以珍惜今天。14、我们总是对陌生人太客气，而对亲密的人太苛刻。15、人之所以痛苦，在于追求错误的东西。16、知道自己要干什么，夜深人静，问问自己，将来的打算，并朝着那个方向去实现。而不是无所事事和做一些无谓的事。17、逆境是成长必经的过程，能勇于接受逆境的人，生命就会日渐的茁壮。18、哪里有天才，我是把别人喝咖啡的功夫，都用在工作上的。——鲁迅19、所谓天才，那就是假话，勤奋的工作才是实在的。——爱迪生20、做一个决定，并不难，难的是付诸行动，并且坚持到底。21、不要因为自己还年轻，用健康去换去金钱，等到老了，才明白金钱却换不来健康。22、如果你不给自己烦恼，别人也永远不可能给你烦恼，烦恼都是自己内心制造的。23、命运负责洗牌，但是玩牌的是我们自己！24、再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。25、成功，往往住在失败的隔壁！26、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。27、人生是一场旅行，在乎的不是目的地，是沿途的风景以及看风景的心情。28、伟大的事业不是靠力气、速度和身体的敏捷完成的，而是靠性格、意志和知识的力量完成的。29、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！30、在实现理想的路途中，必须排除一切干扰，特别是要看清那些美丽的诱惑。31、激情，这是鼓满船帆的风。风有时会把船帆吹断；但没有风，帆船就不能航行。32、滴水穿石不是靠力，而是因为不舍昼夜。33、忍别人所不能忍的痛，吃别人所别人所不能吃的苦，是为了收获得不到的收获。34、时间是个常数，但也是个变数。勤奋的人无穷多，懒惰的人无穷少