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浅谈炼铁高炉的组成及炼铁技术

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 前言
  高炉作为主要的炼铁设备,也是我国目前炼铁的主要方式之一。其具有一次性产出生铁量大,生产效率高,生产成本低,设备使用寿命较长等优点,一般的高炉都可以使用10年以上。虽然伴随着科学技术的进一步发展,出现了直接还原、熔融技术还原等冶炼的新技术,但是在冶金行业中高炉炼铁的主导地位依然没有发生改变。目前,高炉炼铁技术也在逐渐的完善,推动高炉大型化、自动化和高效化的发展。
  一、钢铁厂高炉生产现状
  现代钢铁企业中的高炉正朝着大型化和自动化的方向发展,据不完全统计,目前全球已有十几座大于5000立方米容积的高炉在生产。在我国,也已有大于4000立方米的高炉投入了生产,可以达到日产生铁数万吨,不过其消耗的原材料也是巨大的,每日需消耗铁矿石3万吨,煤炭等燃料6千吨左右。每天的原料、燃料和产品输出可以达到上万吨,此外还有水电等能源的大量消耗,由此可见高炉炼铁的生产规模是非常大的。另一方面,高炉操作系统也引进了先进的自动化系统,运用计算机、网络技术、一些精密的控制仪器等组成了一套完整的高炉自动化控制系统,这也是我国高炉以后主要的研究发展方向。
  二、高炉的组成
  一般一个完整的高炉由炉壳、炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、炉底、炉基、炉衬、炉喉护板组成,下面主要介绍一下高炉各组成部分的主要用途。
  ①炉壳,指的是高炉最外边的一层,它的功能是稳固高炉砌,保护炉体不至于外漏。炉顶荷载和热应力以及内部煤气压力都是由炉壳承载的。同时高炉炼铁中容易产生崩料、坐料等其他气体的爆炸,这时候就需要发挥炉壳的抵抗作用了,因此高炉炉壳对强度的要求也比较高。
  ②炉身,高炉铁矿石主要是在炉身这一区域进行间接还原的。造型类似圆锥台,从上到下逐渐变大,以防止炉料预热后体积发生膨胀形成料拱,同时还可以减小炉料下降的阻力。
  高炉炼铁中煤气流的分布和炉料下降都会受到炉身角大小的影响。
  ③炉喉,高炉本体最上面的部分就是炉喉。型似圆筒,炼铁原料都是从炉喉加进去的,煤气也是从炉喉排出去的。它的两大功能就是控制调节炉料以及煤气上部分的分布。
  ④炉喉护板,其指的就是炉喉的保护板。炉喉长期在恶劣的环境下工作,受到炉料的撞击和煤气流的冲刷,为了防止炉喉发生变形而影响高炉的生产,一般在炉喉位置设置几块保护板,保护板一般是由钢砖来充当。
  ⑤炉腰,高炉直径最大的地方,它连接着炉身和炉腹。高炉炉腰容易形成一些炉渣,会弱化炉料的透气性,所以通常会通过扩大炉腰的直径来减小煤气流的阻力,但是扩大的比例一定要与高炉其他部分相匹配,比值最大可以取到上限。炉腰的高度对高炉冶炼基本没有太大的影响,变动的范围也比较小。
  ⑥炉腹,呈倒锥台型,是高炉融化和造渣的主要区域。为了适应高炉炼铁的过程中炉料体积会逐渐变小的特征,炉腹的直径也是从上到下逐渐变小的趋势,形成一定的炉腹角。炉腹的功能主要是确保原料在合适的位置燃烧,使得气流分布均匀。
  ⑦炉缸,用于燃料燃烧、渣铁反应、贮存以及排放气体,型似筒形。由于炉缸部位包含了出铁口、风口和渣口,因此它承受的物理和化学反应也最为激烈。从而导致了炉缸很容易受侵蚀以及高温而损坏。因此,炉缸对高炉煤气的初始分布、热制度、产出生铁质量和品相的影响都非常大。
  ⑧炉底,位于高炉的最下面。炉底承受着炉料、炉渣以及铁水的静压力的同时还受到
  2000~4500℃的高温、机械、化学侵蚀,侵蚀程度对高炉的使用寿命具有决定性的影响。只有将砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度,并且表面生成铁壳,才能阻止炉底进一步被侵蚀。目前一些大中型的高炉的炉底是全碳砖和高铝砖综合炉底,使得高炉的散热能力。同时也可以利用水冷或风冷来降低炉底的温度。
  ⑨炉基,主要功能是把高炉承担的重量均匀的分给地面,其外形也是从上到下逐渐扩大的。一般有圆形或多边形,来减少热应力的不均匀分布。炉基是不允许有不均匀下沉的,通常情况下炉基的倾斜角度应该低于0.1%~0.5%。此外,为了防止炉基在各种压力下不产生裂缝,高炉的炉基必须要有很好的强度和散热能力。
  三、提高高炉炼铁技术的相关措施
  高炉在我国的发展历史不算很长,为了提高高炉的利用系数,专业人员应该利用先进技术提高精料水平。同时还可以通过强化对高炉管理,改进操作方法等有效的手段攻克高炉炼铁的弱势环节。目前高炉炼铁的技术已经有了较为显著的提升,下面就来介绍一下提升高炉技术的主要措施。
  ①坚持精料原则,调整配矿结构
  首先要强化对燃料的管理,熟料率尽可能的在85%以上,从而优化炉内的操作环境。
  其次,还要强化对烧结矿和焦炭重要参数的跟踪管理,重视原燃料的刷选分类,选择合适的高炉操作参数。合理的使用进口矿石,提高原料的入炉品位,从而提高炉渣的脱硫能力,减少渣量。
  ②合理利用高风温,保证充沛的炉缸温度
  通过提高操作人员的技术水平,使得新型热风炉的能力得到充分的发挥。同时在操作高温风时尽量保持稳定,以提高炉况的稳定性。此外还可以通过加重边缘、调整布料矩改善煤气的利用,使得炉况更加稳定,进一步提高了冶炼的强度。
  ③协调生产组织,加强设备管理
  在高炉炼铁的过程中,应该把控好大局,以炉内为中心,以炉前为重点,对各个岗位的职责进行明确的划分,同时各岗位要严格的贯彻和落实高炉炼铁的各项生产标准。例如在高炉炼铁结束后,要及时排放渣铁,有效缓解高炉憋风现象,保证高炉能高效稳定运行。还要及时维护炉前设备,对设备进行日常检查,严格落实定修包产制度,保证炉前设备的正常运行,保证较低的高炉休风率和慢风率。 本文由m.lw54.com提供,毕业论文 网专业代写教育教学论文和毕业论文以及发表论文服务,欢迎光临lw54.com
  结语
  随着科技的进步,相信在不久的将来高炉炼铁技术会得到进一步的完善和提升,高炉也主要朝着自动化、安全化、环保化这三个方向发展。除了提高高炉炼铁的技术水平以外,还要尽可能的降低能源消耗,减小对环境的污染,要把节能减排放到冶金企业发展的首要位置。
  (作者单位:西宁特钢设备能源管理部)