详细到哭！高炉炼铁工艺的系统组成！10 大系统让你更了解 高炉！高炉炼铁工艺的系统组成：原料系统、上料系统、炉顶 系统、炉体系统、粗煤气及煤气清洗系统、风口平台及出铁 场系统、渣处理系统、热风炉系统、煤粉制备及喷吹系统、 辅助系统(铸铁机室及铁水罐修理库和碾泥机室)。高炉炼铁 主要工艺流程如图 1-1所示。一. 原料系统(1)原料系统的主要任务。负责高炉冶炼所需的各种矿石及焦 炭的贮存、配料、筛分、称量，并把矿石和焦炭送至料车和 主皮带。原料系统主要分矿槽、焦槽两大部分。矿槽的作用 是贮存各种矿石，主要包括烧结矿、块矿、球团矿、熔剂等， 其矿槽槽数及大小应根据各矿种配比及贮存时间确定，一般 烧结矿贮存时间不小于10h,块矿、球团矿、熔剂等贮存时 间相对更长一些。贮焦槽的作用是贮存焦炭，其槽数及大小 根据焦比和贮存时间确定，一般焦炭贮存时间在8?12h。 矿槽和焦槽的形状及结构。一般上部为正方体或长方体钢筋 混凝土结构，下部为平截锥体钢筋混凝土结构或钢结构。也 有的厂矿槽和焦槽为全钢结构。焦矿槽一般设有耐磨衬板， 主要有铸铁衬板、铸钢衬板、合金衬板、陶瓷橡胶衬板、铸 石衬板等。其中，铸石衬板采用的最为广泛。 (3)原料来源及 槽上运输方式。烧结矿、球团矿、焦炭分别来自烧结厂、球 团厂、焦化厂，块矿、熔剂等来自原料厂，运输方式有胶带 运输机、汽车、火车和吊车等，后两者已很少见了，用胶带 运输机的高炉最多。(4)原料系统的工艺流程。焦炭、烧结矿 等原料应根据高炉炉料的配比及贮存时间的要求由皮带机 等输送到焦、矿槽，焦、矿槽槽下根据高炉料批按程序组织 供料，供料时，槽下给料机将炉料输送至振动筛进行筛分， 合格粒度的炉料进入称量漏斗称量，返矿、返焦，由皮带或 小车输送到返矿槽或返焦槽，再由皮带机或汽车运至烧结厂 或焦化厂。炉料在称量斗按料批大小进行称量后，由主供矿、 供焦皮带输送至料车或主皮带，再输送至炉内。为了节约焦 炭资源，返焦一般还进行二次筛分，将5mm以上的焦丁回 收利用，随烧结矿一起进入炉内，代替部分焦炭。(5)焦、矿 槽的布置形式。焦、矿槽的布置形式多种多样，采用斜桥料 车上料的高炉其焦槽与矿槽一般采用一列式布置，也可以是 并列式布置。采用皮带上料的高炉，其焦槽、矿槽之间一般 采用并列式布置，各自形成独立系统。就焦槽、矿槽本身而 言，可以是一列式，也可以是共柱并列式，实际情况以一列 式布置为主。(6)现代高炉焦矿槽的技术特点：1)完善的筛分 设施，槽下设置高效的筛分系统，不但焦炭、烧结矿槽下设 置振动筛，许多高炉甚至在球团和块矿槽下也设置有振动 筛，尽量减少粉矿、粉焦进入炉内给高炉带来不利影响。2) 烧结矿分级入炉，烧结矿分级入炉能大大改善高炉透气性。 现代新设计的高炉一般均考虑了烧结矿分级入炉技术，大部 分设计在烧结厂进行分级，矿槽均配置有相应粒度等级的矿 槽。极个别高炉考虑的是在槽下直接进行烧结矿分级。3）焦 丁回收，将焦筛下的筛下物进行二次筛分，将 5mm 以上的 焦丁进行回收，既可改善炉内气流分布，又可节约宝贵的焦 炭资源，可谓一举两得。4）先进的称量系统，现代高炉焦矿 槽均设置有先进可靠的称量系统，对于斜桥料车上料的高 炉，一般均采用集中与分散称量相结合的称量方式。对于采 用皮带上料的高炉，若采用集中转运站，一般采用集中与分 散称量相结合的称量方式。若取消集中转运站，则一般采用 分散称量方式，两种称量方式均进行自动补偿。5）全面的除 尘设施，槽上槽下各扬尘点均设置抽风除尘，确保焦矿槽的 环保达到国家标准。二、上料系统 上料系统的作用是把贮存在矿槽和焦槽中的各种原料、燃料 运至高炉炉顶装料设备中。高炉的上料方式主要有用斜桥料 车和胶带运输机两种：（1）斜桥料车上料方式。目前，我国几 乎所有中、小型高炉和部分大型高炉仍采用斜桥料车上料方 式。斜桥料车上料方式又分单料车上料和双料车上料两种， 单料车上料只适用于小高炉使用，已逐步趋于淘汰。300m3 以上高炉以采用双料车上料为主。1）斜桥料车上料系统工艺组成，主要包括料坑、集中称量系 统、斜桥、料车、卷扬机、电气自动化控制系统。2）斜桥料 车上料方式（双料车）工艺流程，电动马达驱动卷扬机，通过 钢丝绳带动料车上下运行。生产时，当一个料车上升到炉顶 卸料时，一个空料车下降到料坑，电气自动化控制系统应根 据上料料批要求，将集中称量斗里的矿石或焦炭装入料车， 装好料后，卷扬机将料车拉至炉顶卸料，同时，另一个料车 下降到料坑装料，周而复始，完成上料过程。3）斜桥料车上 料工艺的优缺点，当采用斜桥料车上料工艺时，高炉及出铁 场和焦矿槽呈并列布置，卷扬机室一般布置在斜桥下方，也 有部分高炉卷扬布置在料坑上方。斜桥料车上料工艺简单可 靠，投资较少。由于焦矿槽系统与高炉间距有限，不利于总 图布置，不利于炉前渣处理设施和环保设施的布置，同时也 不利于各种设备的检修。另外，料车上料能力有限，一般 2500m3 以上高炉，采用斜桥料车上料难以满足工艺要求。（2） 胶带运输机上料工艺。新建大中型高炉多采用胶带运输机上 料工艺。1）胶带运输机上料工艺组成，主要由皮带通廊、主 皮带、传动机房、电气自动化控制系统组成。2）工艺流程， 主皮带头部与炉顶设备相接，尾部与槽下供料系统相联系， 由传动机房的电动机驱动，电动马达共 4 台，同时工作，当 其中 1 台故障时，其余 3 台能满足正常工作的要求。正常生 产时，槽下设备、主皮带、炉顶装料设备由计算机系统根据 上料矩阵实现联动，高炉冶炼所需的各种原料由供矿、供焦 皮带输送到主皮带尾部(部分高炉由称量漏斗直接将原料卸 到主皮带上)，然后主皮带将炉料送至炉顶装料设备，炉顶设 备根据程序进行布料。3)胶带运输机上料工艺的优缺点，采 用主皮带上料方式，其缺点是投资较料车上料方式大，但采 用此种上料方式，焦、矿槽系统可以远离高炉，布置灵活， 总图适应性强，可以腾出出铁场区域附近的宝贵地方来布置 炉渣处理设施和除尘环保设施，同时也方便高炉的检修。另 外，胶带上料能力、赶料能力强，特别适应现代高炉高强度 冶炼的要求。三、炉顶装料设备 炉顶装料设备的作用是根据高炉的炉况把炉料合理地分布 在高炉内恰当的位置。炉顶装料设备的类型有钟式炉顶装料 设备和无钟炉顶装料设备两大类。大多数 750m3 以下的小型 高炉使用钟式炉顶装料设备，大多数 750m3 以上的大中型高 炉使用无料钟炉顶装料设备。A钟式炉顶装料设备(1)钟式 炉顶装料设备主要有大、小料钟和大、小料斗及大、小料钟 卷扬机及布料器等。 (2)钟式炉顶工作原理，上料时，关闭大 钟，料车(钟式炉顶一般采用料车上料)将炉料斜入大料斗， 然后开启大钟，炉料卸入小料斗，然后再关闭大钟，均压完 毕后再开启小钟，通过布料器，炉料布入炉内，然后再关闭 小钟，进行下个循环。 (3)钟式炉顶装料设备的优点是，结构 较为简单、制造容易、造价低。其缺点是，设备笨重，布料 效果差，炉顶压力低，煤气利用差，新建高炉已几乎不再采 用钟式炉顶，300m3级以上的高炉也逐步在大修时改造成无 钟炉顶形式。B无料钟炉顶装料设备(1)无料钟炉顶装料设 备形式，分并罐无料钟炉顶装料设备和串罐无料钟炉顶装料 设备。这两种形式的装料设备各有其优缺点，应根据其具体 情况确定选用何种无料钟炉顶装料设备。 (2)无料钟炉顶装料 设备主要有上料罐、下料罐、上密封阀、下密封阀、料流调 节阀、气密箱、布料溜槽、均压设备等。 (3)无料钟炉顶装料 设备工作原理，料车或主皮带将炉料输送至上料罐，打开上 密封阀后，炉料进入下料罐，关闭上密封阀，进行均压，再 打开下密封阀和料流调节阀，炉料经过旋转布料器布入炉 内，然后关闭下密封阀和料流调节阀，下料罐排压，再进入 下个装料循环。 (4)并罐无料钟炉顶装料设备优缺点，两罐交 替工作，互不影响，装卸料能力比串罐大;当一侧料罐发生故 障时，另一侧料罐仍能维持生产;由于两罐固定，设备检修不 需移罐，设备维护检修工作相对方便。但并罐无料钟炉顶装 料设备两罐均为高压罐，且设备几乎比串罐多一倍，维修量 大;布料时圆周偏析较大，在中心喉管处料流易产生“蛇形” 布料;中心喉管及上、下密封阀的磨损相对串罐较大;投资较 串罐无料钟设备贵。 (5)串罐无料钟炉顶装料设备的优缺点， 下罐为高压罐，上罐不需均压，各种设备仅需一套，比并罐 炉顶轻 15%?25%，设备少，维修量小;由于下罐排料口在中 心喉管正上方，布料时圆周偏析小，与并罐比较两者圆周偏 析比约为 1:4;由于对中布料，下密封阀的开闭为两步动作， 对设备磨损较小;投资较并罐无料钟设备便宜。但串罐无料钟 炉顶装料设备同心布置，检修需移罐，比并罐稍麻烦;上、下 罐互相约束，装卸料能力受到一定影响，要求上料系统能力 较大。总之，无料钟炉顶装料设备具有良好的高压密封性能， 灵活的布料手段，能使高炉充分利用煤气能，保持高炉顺行; 同时运行可靠，易损部件少，检修方便快捷，因此，无料钟 炉顶装料设备在现代高炉得到了越来越普遍的应用。四、炉体系统 炉体系统是整个高炉炼铁系统的心脏部位，其他所有系统最 终都是为炉体系统服务的，高炉炼铁几乎所有的化学反应都 在炉体完成，炉体系统的好坏直接决定了整个高炉炼铁系统 的成功与否，高炉一代炉役寿命实际上就是炉体系统的一代 寿命，所以说炉体系统是整个高炉炼铁最为重要的系统。炉 体系统除了最为重要的炉型外，还包括炉壳、内衬、冷却元 件、冷却介质、外部管网以及风口、送风支管等附属设备。 (1)高炉炉型。高炉炉型指的是高炉工作空间的形状。现代高 炉的炉型为五段式炉型，自上而下由以下五部分组成：炉喉、 炉身、炉腰、炉腹和炉缸。在炉喉上部还有炉顶锥台和炉顶 钢圈。高炉结构示意图如图 1-2 所示。五段式的炉型既满足了炉料下降时受热膨胀和还原熔化以 及造渣过程的需要，也适应了煤气上升过程中冷却收缩的情 况。实践已经证明，五段式作为一个现代炉型结构满足了炼 铁生产的需要，并已取得明显效果。高炉炉型作为一个外部 条件对冶炼过程有很大影响，炉型各段在冶炼过程中的特征 表现及作用如下：1）炉喉，主要起着保护炉衬、合理布料和 限制煤气灰被气体大量带出的作用。在这里形成煤气流的3 次分布，由炉喉煤气曲线可以从另一侧面看出高炉的冶炼行 为。其炉喉形状大小随高炉使用原料条件的变化而变化。一 般炉喉直径与炉腰直径之比（4/D）为?，其高度在3m以内。正 常生产时，炉喉温度为200?500 C。由于炉料的撞击和摩擦 比较剧烈，钢砖一般选用铸钢件。 1）炉喉，主要起着保护炉 衬、合理布料和限制煤气灰被气体大量带出的作用。在这里 形成煤气流的 3 次分布，由炉喉煤气曲线可以从另一侧面看 出高炉的冶炼行为。其炉喉形状大小随高炉使用原料条件的 变化而变化。一般炉喉直径与炉腰直径之比（4/D）为?,其高度 在3m以内。正常生产时，炉喉温度为200?500 C。由于炉 料的撞击和摩擦比较剧烈，钢砖一般选用铸钢件。 2）炉身， 主要起着炉料的预热、加热、还原和造渣的作用。在这里发 生了一系列的物理化学变化。为了使炉料顺利下降和煤气不 断上升，炉身要有一定的倾斜度（通常用炉身角八表示），以利 于边缘煤气有适当发展。当炉身角太大时，边缘煤气不发展， 便会发生悬料事故，造成高炉不顺行;反之，炉身角太小，大 量的煤气会从边缘跑掉，煤气能量利用变差，矿石就得不到 充分的加热和还原，以致焦比上升。因此，合适的炉身角很 重要，一般以80 ?85 30为宜，小高炉的料柱低，为了 充分利用煤气的热能和化学能，炉身角应稍大些；反之，炉 身角应稍小些。3）炉腰，起着缓冲上升煤气流的作用。炉料 在这里已部分还原造渣，透气性较差，故炉腰直径有扩大之 势，炉腰高度则不宜过高，大高炉一般为 2m 左右，如某厂 1000m3高炉，其炉腰高度仅616mm。另外，因为炉腰部位 的物料冲刷严重，所以炉腰是高炉的一个薄弱环节。4）炉腹， 连接着炉缸和炉腰。其上大下小，也正适应气体体积增加和 炉料变成渣