高炉炼铁生产工艺流程.ppt

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1、高炉炼铁工艺简述,简述人:庞占伟 单 位 :技术中心,欢迎新生力量加盟港陆公司,同学们: 你们好,我做为港陆公司一名老员工,对你们的到来表示真诚的欢迎。这里是你们迈出校门,踏入社会的第一个征程,衷心的祝愿你们在这里快乐的工作、生活,打拼出属于自己的一片天地。 按照人事处的安排,今天由我和大家一起学习高炉炼铁工艺,不足之处请大家指正。,港陆炼铁厂规模介绍,550m3高炉两座 1160m3高炉两座 在建1160m3高炉一座 年产炼钢用生铁300万吨,炼铁发展简史,炼铁的发现和进步分为: 1、固体海绵铁的获得。原始的炼铁炉地窑炉,即挖地成坑,内填矿石和原料,借助自然通风,进而用人力和畜力鼓风助燃,将

2、铁氧化物还原成铁。由于温度不高,渣铁不能完全熔化,最终得到的产物是半熔状态的熟铁。也成为一步冶炼法,类似于现在的直接还原铁。 2、液态铁的制得。出现人力、矗立、水力鼓风设备,单位时间送入炉内的风量和燃烧的燃料增多,炉内温度升高,铁矿石还原得到改善,被还原出来的海绵铁可能渗碳而降低铁的熔点,以致熔化成液态生铁。称为二步炼铁法。 3、炼铁技术的近代化。1735年英国人亚德尔比发明了焦炭,使得炼铁炉迅速增大,生铁产量得以提高。1829年英国人尼尔逊用换热式风炉将冷风预热,燃料消耗大大降低。1857年拷贝式热风炉问世,近代高炉炼铁的形式基本确立。 4、高炉炼铁的迅速发展时期。自19世纪中叶以后高炉冶炼

3、技术快速发展。入炉原料质量提高、高炉容积日益增大实现机械化和自动化、热风温不断提高、精料、高风温富氧大喷煤以及高压操作得到普遍并日臻完善、高炉冶炼过程的理论研究日益深化等是迅速发展的必要条件。,高炉炼铁系统及工艺流程,1、高炉本体系统:高炉炼铁的主体设备,包括高炉基础,炉壳、炉衬和冷却设备等。 2、上料系统:主要任务及时,准确、稳定地将合格炉料送至高炉炉顶主要有两种上料方式:料车上料,皮带上料。 3、炉顶装料系统:主要任务:满足高炉布料要求,密封效果好。主要有钟式炉顶,无钟炉顶两种类型。 4、送风系统:主要任务,连续可靠地供给高炉冶炼所需数量和温度的热风。 5、除尘系统:主要任务:回收煤气,清

4、除灰尘.两种 方式:干式除尘,温式除尘。 6、渣铁处理系统。包括出铁场、开铁口机、泥炮、堵渣口机、炉前吊车、铁水罐车、水冲渣设备,主要任务是及时处理高炉排放出的渣、铁,保证高炉生产正常进行。 7、喷吹系统。包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集以及煤粉喷吹等系统,主要任务是均匀稳定地向高炉喷吹大量的煤粉,以煤代焦,降低焦炭消耗。,储矿槽焦仓,槽下筛分,称量设备,运输设备料车,皮带,炉顶装料设备,高炉,鼓风机站,热风炉,热风管道,出渣,干渣,水冲渣,重力除尘器,半净煤气,布袋除尘器,净煤气,用户:烧结、竖炉、热风炉、发电,出铁场,铁水罐,炼钢,铸铁机,高炉产品,1、生铁,是含碳1.7%以上并含有

5、一定数量的硅锰磷硫等元素的铁碳合金的统称。分为炼钢用生铁、铸造用生铁、球墨铸铁用生铁。其中生铁含硅小于等于1.25%的为炼钢铁,大于1.25%为铸造用铁。 2、高炉煤气,CO含量20%左右,无色、无味,有剧毒。发热值750大卡左右,是高炉热风炉、烧结机、竖炉、轧钢加热炉、煤气发电的主要燃料。 3、高炉渣,主要成分CaO、SiO2、MgO、Al2O3等,是水泥厂的主要原料。,高炉用原燃料,1、燃料:包括焦炭、煤粉、焦丁。其中焦炭消耗占燃料消耗的70%左右,煤粉占25%左右。质量要求:焦炭灰分、硫分低,转鼓强度高(M10、M40、M25)、热强度高(CSR)。煤粉灰分低,固定碳高,其又分为无烟煤和

6、烟煤,目前绝大部分钢厂采用混合喷吹,控制挥发分小于21%。焦丁是高炉槽下焦炭筛下物进行再处理,筛出820mm的小颗粒重新入炉。 2、矿石:包括烧结矿、球团矿、块矿。烧结矿为碱性料,球团矿、块矿为酸性料,根据其成分及高炉渣碱度要求按照一定比例入炉。一般炉料结构为70%烧结矿+30%酸性料,其中酸性料中的块矿(自然矿)最高配比控制在总矿比的25%左右,主要原因是块矿中含有一定的结晶水,其在高温区分解后,不仅需要部分焦炭,而且吸收高温区热量,增加热消耗,降低炉缸温度。 3、洗炉料:萤石、锰矿等,主要利用萤石中的CaF2、MnO等成分降低高炉渣的黏度,提高渣的流动性,主要用于处理炉身中下部结瘤、炉缸堆

7、积等特殊炉况,高炉顺行时不使用。 4、护炉料:含钛料,包括钒钛矿石、高钛铁粉烧制的高钛球、钛渣、钛线等,主要作用是处理炉缸侵蚀严重导致炉缸温度超标。,高炉冶炼原理,1、生铁是怎样炼成的: 1.1自然界铁的存在形式:以铁矿石存在,主要有磁铁矿(Fe3O4),赤铁矿(Fe2O3),菱铁矿(FeCO3)以及褐铁矿(MFe2O3.H2O)等几种。 1.2高炉炼铁从炉顶装入铁矿石,焦炭和石灰石等,由风口吹进热风经过一系列的能量传递和高温物理化学作用(炉料受热分解,铁矿物还原,还原铁渗碳,熔化造渣及去除生铁中的有害杂质以及燃烧等),从铁矿石中把铁还原出来,并熔化成铁水。其过程是铁的氧化物失氧的一个过程,而

8、用来夺取铁氧化物中的氧并与氧结合的物质就叫还原剂。主要包括CO、C、H2,C主要来源于焦炭和煤粉,CO来自于C在高炉内氧化形成,H2则存在于燃料中的有机物和挥发分。 1.3铁的氧化物还原是由高级氧化物向低级氧化物到金属逐级进行的,顺序是: Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe 1.4用气体还原剂CO、H2还原铁氧化物,称为间接还原(放热),用固体C还原铁氧化物叫直接还原(吸热)。 1.5在高炉条件下,Cu、As、Ni、Co、Fe可以全部被还原,Cr、Mn、V、Ti部分被还原。因SiO2是非常稳定的化合物,在高炉条件下用CO还原是不可能的,只能用固体C部分的从SiO2还原。所以高炉操作者用生铁含

9、Si量判断生铁温度,称为化学热。 1.6生铁渗碳:由于液体状态下与焦炭的接触,加快了渗碳过程,生铁含碳立即增加到2%以上,到炉腹处的金属铁中已含有4%左右的碳了,生铁渗碳过程是从炉身商埠的海绵铁开始,大部分渗碳过程在炉腰、和炉腹基本完成,炉缸部分只进行少量渗碳。,高炉本体炉型,炉喉 炉身 炉腰 炉腹 炉缸,高炉内的造渣过程,1、炉渣在高炉冶炼过程中的作用: 1.1炉渣熔点低、密度小和不溶于生铁,渣铁才得以分离,获得纯净的生铁,是基本作用。 1.2渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应,起着控制生铁成分的作用。 1.3炉渣的形成了高炉内的软熔带及滴落带,对炉内的煤气流分布及炉料下降都有很大的影响。

10、 1.4炉渣附着在炉墙上形成渣皮,起保护炉衬的作用。(酸碱渣) 2、炉渣碱度: 四元碱度、三元碱度、二元碱度。CaO、MgO、SiO2、Al2O3。 3、酸性渣、碱性渣。生产中把二元碱度CaO/SiO21.0的叫碱性渣,把CaO/SiO21.0的叫酸性渣。 4、炉渣是如何脱硫的: 4.1每吨生铁炉料带入炉内的总硫量称为硫负荷。在我国其值在46Kg/t,(烧结矿、球团矿在氧化过程中去除90%以上的硫)所以6580%的硫是由焦炭和煤粉带入的。 4.2炉渣脱硫原理:硫在铁水和炉渣中以元素硫、SFe、MnS、MgS、CaS等形态存在,MnS少量溶于铁中,大量溶于渣中,FeS既溶于铁中,也溶于渣中。;炉

11、渣的脱硫作用就是渣中的CaO、MgO等碱性氧化物与生铁中的硫反应生成只溶于渣中的稳定化合物CaS、MgS等从而减少生铁中的硫。 4.3硫的分配系数。硫在渣中的质量分数与在铁水中的质量分数之比。用LS=w(S)/ wS表示。 4.4影响炉渣脱硫能力的因素:炉渣碱度、MgO含量(提高渣的稳定性和流动性,有利于脱硫)、Al2O3、FeO、渣铁温度(脱硫反应是吸热反应,提高温度有利于脱硫,提高温度降低炉渣黏度)、提高硫的分配系数、高炉操作。,高炉操作,1、高炉操作任务:在已有的原燃料和设备等物质条件的基础上,灵活运用一切操作手段,调整好炉内煤气流与炉料的相对运动,使炉料和煤气流分布合理,在保证高炉顺行

12、的同时,加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程,充分利用能量获得合格生铁,达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。,2、高炉基本操作制度:装料制度、送风制度、造渣制度、热制度和冷却制度。 2.1装料制度:指炉料的装入方法,包括装入顺序,批重大小装入方法,料线高低等内容。 2.2造渣制度:按照原燃料和冶炼生铁成份的要求,选择合适的炉渣成份和碱度范围。 2.3热制度:根据冶炼条件和所炼生铁品种的需要,在争取最低焦比的前提下,选择并控制均匀而热量充沛的炉温(通常包括生铁含硅量和渣铁温度两方面含义)。 2.4送风制度:通过选用合适的风口面积,风量、风温、喷吹量、富氧率等参数达到适

13、宜的风速和鼓风动能及理论燃烧强度,使初始煤气流分布合理,炉缸工作均匀活跃热量充沛稳定。 6、高炉基本操作制度的宗旨: “上稳下活”。,3、炉况的判断:在实际生产中原燃料的物理性能、化学成分经常会产生波动,气候条件的不断变化,入炉料的称量可能发生误差,操作失误与设备故障也不可能避免,炉况判断就是判断这些影响程度及顺行的趋向,即炉况是向凉还是向热,是否会影响顺行,它们的影响程度如何等等。判断的手段基本是两种,一是直接观察,如看入炉原料外貌,看出铁、出渣、风口情况,二是利用高炉数以千计、百计的检测点上得到的信息在仪表或计算机上显示重要数据曲线,例如风量、风温、风压等鼓风参数、各部位的温度静压力、料线

14、变化、透气性指数变化、风口前理论燃烧温度等等。,4、调节炉况的手段与原则;喷吹燃料风温风量装料制度焦炭负荷净焦。原则是要尽早知道炉况波动的性质与幅度,以便对症下药;要早动,少动,力争稳定多因素,调剂一个影响小的因素;要了解各种调剂手段集中发挥作用所需的时间。,5、正常炉况的标志: 5.1风口明亮但不耀眼、圆周工作均匀,风口前无大块升降,不挂渣、不涌渣、焦炭活跃、风口破损少。 5.2炉渣物理热充足,流动性好,渣碱度正常,上下渣及各渣口的热度相近,渣中带铁少,渣中FeO在0.5%以下,渣口破损少。 5.3生铁含硅量、含硫量符合规定,物理热充足。 5.4下料均匀,料尺没有停滞、陷落、时快设时慢的现象

15、,在加完一批料后,两个料尺基本一致,相差不超过0.5m。 5.5风压、风量微微波动,无锯齿状,风量与料速相适应。 5.6炉顶压力曲线平稳、没有较大的尖峰。 5.7炉喉、炉身、炉腰各部温度正常、稳定、无大波动,炉体各部冷却水温差正常。,6、失常炉况的分类: 6.1煤气流与炉料相对运动失常,如边缘煤气流发展、边缘过重、管道偏行、连续崩料、悬料等。 6.2炉缸工作失常,如炉凉、炉热、炉缸堆积等。,7、炉前操作及渣铁处理: 7.1任务:密切配合炉内操作,按时出净渣铁,保证高炉顺行。维护好铁口、出渣口、渣铁分离器以及泥炮、堵渣机等炉前主要设备。在工长组织下更换风口、渣口以及其它冷却设备。保持风口平台、出

16、铁场、渣铁罐线、高炉本体各平台的卫生。 7.2铁口、撇渣器、大沟、小沟、渣沟完成铁渣的分离。水渣沉淀、底滤法。铁水罐(锥形、犁形、鱼雷罐),热风炉,1、类型:蓄热式热风炉按它燃烧煤气的燃烧室的布置分为内燃式(燃烧式和蓄热室同在一个壳体内,燃烧室偏在一侧,与蓄热室用砖隔开)、外燃式(将燃烧室搬出)和顶燃式(又叫无燃烧室热风炉,顶燃球式、俄罗斯卡鲁金式)三种。,高炉技术经济指标,1、高炉有效容积利用系数()高炉有效容积利用系数是指每昼夜,每1m3高炉有效容积的生铁产量即高炉每昼夜的生铁产量P与高炉有效容积V有之比。=P/ V有 2、焦比(K):焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦炭量,即每昼夜焦炭消耗量Q

17、K与每昼夜生铁产量P之比。K=QK/P 3、煤比(Y):冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。Y=Qy/P 4、冶炼强度(I):每昼夜,每1 m3高炉有效容积燃烧的焦炭量,即高炉一昼夜焦炭消耗量QK与有效容积V有的比值。I=QK/V有 5、生铁合格率:化学成份符合国家标准的生铁称为合格生铁,合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率,它是衡量产品质量的指标。 6、生铁成本生产1t合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等一切费用的总和。 7、休风率:高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数,休风率反映高炉设备维护的水平。 8、高炉一代寿命:高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间。 判

18、断准则:经济性、安全性。 衡量高炉一代寿命的指标:(1)高炉炉龄。(2)一代炉龄内单位容积产铁量。,高炉炼铁技术发展,1、高炉炼铁技术的不断进步: (1)热风温度高:11401180高水平,德龙1186,太钢1187,首钢1180,宝钢1152,津西1148。100风温可 降焦比1520kg。 (2)喷煤比高:150180kg/tFe,太钢180 kg,宝钢164 kg,石钢165 kg,德龙153 kg, 港陆130135 kg,措施减少渣量,高风温大富氧精料。 (3)燃料比下降:我国重点企业燃料比531kg/t(焦比+喷比+小焦)首钢466,太钢471,宝钢483,天柱510,天钢 513,宝钢318,首钢332,马钢357,杭钢383 2、精料水平不断提高:焦炭技术进步,球团生产技术发展(竖炉,回转窑)炉料结构 优化。 3、高炉操作技术水平取得较大进步:“四稳 一活”的方针,高压操作,煤气利用,优化装料制度(分级入炉,大矿批,小焦矿混装)低硅冶炼技术。 4、炼铁生产技术发展方向降低燃料比,装备大型化,环境治理,精料方针,非高炉炼铁。,

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