高炉炼铁设备

高炉炼铁设备（共12篇）

高炉炼铁设备 篇1

引言

高炉炉顶装料设备是用来装料入炉并使炉料在炉内合理分布,同时起炉顶密封作用的设备,即炉顶设备兼有布料和密封炉顶以便回收炉顶煤气两个重要作用[1,2]。随着高炉炼铁技术的不断发展,先后出现了三代炉顶装料设备:第一代为钟式炉顶装料设备;第二代为钟阀式炉顶;第三代为无料钟炉顶装料设备。

1 钟式炉顶装料设备

1.1 单钟炉顶装料设备

1850年在英国出现的巴利式布料器(见图1)[3,4]是第一个兼作布料和回收煤气的炉顶设备,它的出现对高炉布料起到启蒙作用,并且开拓了现代料面分布的重要方向——边缘料面高、中心料面低的漏斗型。其后为了改善巴利式布料器炉料分布不均而出现了布朗式布料器(见图2)[3,5],其增加了一个旋转漏斗从而减小了炉料在料斗内分布的不均匀性。布朗式布料器为初期的旋转布料器,它的使用为其后设计布料器确定了一个重要原则——旋转,现代布料器都能旋转[6]。

布朗式布料器和巴利式布料器一样,在开钟时煤气外逸,密封性能不佳,且为了进一步改善大料斗内炉料分布的不均匀性,促使了双钟炉顶的出现。

1.2 双钟炉顶装料设备

1907年美国马基(MaKee)公司设计了马基式布料器双钟炉顶。其采用了双钟、双斗的结构,主要由受料漏斗、布料器和装料器三大部件组成。布料器的小料钟和小料斗起封闭炉顶煤气和布料的作用,是按车将炉料卸入大料斗,使炉料在大料斗内较均匀分布;装料器的大料钟和大料斗封闭炉顶煤气和装料,是按批装料入炉,使炉料在炉喉合理分布。

马基布料器的小料钟与小料斗既旋转布料又密封煤气,其密封寿命短、维护检修困难,于是又出现了快速布料器和空转布料器。此二者结构基本相同,均使布料漏斗与小料斗脱开,布料漏斗布料,小料斗密封,做到旋转部分不密封,密封部分不旋转。不同的是前者为连续布料,布料漏斗带料连续旋转;后者为任意点布料或定点布料,布料漏斗不带料旋转。采用以上三种布料器形式的双钟炉顶结构如图3所示。

双钟炉顶较好地解决了常压炉顶的布料和密封问题,故得到了广泛的应用。但随着高压炉顶的应用和高炉容积的扩大,双钟炉顶装料设备已不能满足密封和布料等要求,不能适应现代高炉生产需要。为了解决出现的问题需将炉顶装料设备的两大功能分开,做到布料的不密封,密封的不布料。在解决密封问题方面,出现了三钟、四钟及钟阀式炉顶;在解决炉喉径向布料方面则出现了变径炉喉。

1.3 三、四钟炉顶装料设备[7]

三钟炉顶是在双钟炉顶的小钟上面再加一个小钟,形成上、中、下三钟结构,上钟、中钟直径相同,同时启闭,都起密封作用,两钟间不盛料,大钟则主要起炉喉径向布料作用。旋转布料器位于上钟的上面,上钟连同上料斗一起,作周向布料。四钟炉顶由大钟、中钟、上钟和旋转钟组成,旋转钟与上钟同时启闭,两钟间不盛料。它与三钟式的主要差别在于把旋转布料与密封煤气的两种功能分别由旋转钟和上钟完成,旋转钟不再起密封作用,上钟不再旋转。采用马基式布料器的三、四钟炉顶如图4所示。

2 钟阀式炉顶装料设备

钟阀式炉顶其基本出发点就是用盘式密封阀来完成炉顶装料设备的密封功能,以满足高炉的高压甚至超高压操作。同时,采用了可调炉喉挡料板来解决传统的钟式炉顶径向布料不能满足高炉冶炼要求的问题。钟阀式炉顶有多种形式,较常用的是双钟双阀式和双钟四阀式。

2.1 双钟双阀式[8]

双钟双阀式由日本石川岛播磨重工业公司开发于1965年,1969年成型,又称为IHI炉顶。它主要由大钟、小钟,双坡口定点空转或单坡口旋转漏斗、两个盘式密封阀(或双层的闸门和密封阀)及两个受料漏斗组成(见图4(a))。其博采了三钟炉顶的长处,将最上部的料钟改为密封阀来完成炉顶设备的密封性能,大小料钟主要起装料作用。密封阀采用硅橡胶软密封,工作条件较三钟式、四钟式的上钟为好,不受炉料冲击磨损,密封面积小,故密封性能好,且体积小,易于制造和更换。但布料器旋转漏斗、支承辊、挡辊的工作环境太差,磨损较快,检修与维护不便;动力需通过一个较长的套筒轴传进去,刚性较差。

1.大钟;2.大料斗;3.小钟;4.小料斗;5.布料器;6.闸门7.密封阀;8.贮料斗

2.2 双钟四阀式

为了克服IHI炉顶的缺点,把布料器拿到外面以改善布料器的工作环境,产生了双钟四阀式(新日铁式一NSC)炉顶(见图4(b))。其与IHI式的主要区别在于:

(1)在密封阀上面设置了1个贮料漏斗,其底部有4个带扇形封料闸门的漏孔。工作时盘式密封阀在闸门之前先打开,关闭时先关闸门再关密封阀,以防止炉料对密封阀的磨损。

(2)将旋转布料器从密封室移至贮料漏斗之上。布料器检修、维护比较简便。

2.3 可调炉喉导料板(变径炉喉)

第一个变径炉喉投产于1964年,由德国克虏伯公司设计建成。可调炉喉导料板主要有以下4种形式[3,8,9,10]。

2.3.1 克虏伯式(Krupp式)

克虏伯式(Krupp式)(见图5(a))的炉喉导料板由18片耐磨钢板组成,可分为内外2圈,互相遮盖组成圆筒形状。导料板通过三角形臂、连杆和拉环及拉环的3个拉杆与3个液压缸连接,三角形臂的第三端与支架铰接。通过油缸驱动拉环升降至三角形臂绕支架转动使导料板移动,从而达到改变炉喉直径之目的。

2.3.2 哥哈哈式(GHH式)

哥哈哈式(GHH式)(见图5(b))的炉喉导料板由24组导料板组成的,它们通过连杆、摇臂和环梁连接,用4台液压缸驱动环梁旋转,并通过摇臂连杆等推动倒料板摆动,从而达到改变炉喉直径之目的。

2.3.3 日本钢管式(NKK式)

日本钢管式(NKK式)(见图5(c))的炉喉导料板由20组水平移动的倒料板组成的,每组导料板都是由单独的液压缸直接驱动,用限位开关控制行程距离,并可灵活调节同时动作或某些部分动作。

2.3.4 新日铁式(NSC式)

在炉喉的圆周方向上设有24块导料板,均通过杠杆连接在一个环形梁上,用3台电机驱动,并附有同步传动机构或采用3个液压缸驱动。通过驱动环梁升降,使炉喉倒料板摆动,从而达到改变炉喉直径之目的。

随着炼铁技术的进一步发展,钟式、钟阀式炉顶在满足高炉工艺要求、设备制造与安装、设备寿命、布料方式灵活性等方面渐显现出局限性,导致了无料钟炉顶的诞生。

3 无料钟式炉顶装料设备

1972年卢森堡Paul-Wurth (PW)公司开发了无料钟炉顶(BLT),即PW无料钟炉顶,并于当年安装于德国蒂森(Thysee)钢铁公司汉博恩(Hamborg)厂4号高炉上。无料钟炉顶解决了密封和布料完全分开的问题:利用上下密封阀密封,利用溜槽代替料钟进行布料。

无料钟炉顶的总体形式依贮料罐位置的不同,主要分为串罐式(又称中心排料式)(见图6(a))、并罐式(见图6(b))和三罐式(见图6(c)),应用较多的是串罐式和并罐式。三种无料钟特点比较如表1所示。

1.胶带机;2.受料罐;3.排料闸阀;4.上密封阀;5.料罐;6.料流调节阀;7.下密封阀;8.中心喉管;9.布料器;10.钢圈;11.旋转溜槽

无料钟炉顶的关键设备是布料器(或齿轮箱),目前布料器根据其传动根据传动原理的不同,大致分为“行星齿轮差动”传动的PW型溜槽布料器、“直线运动与旋转的合成运动”的BT溜槽布料器两种。

3.1 PW型溜槽布料器

“行星齿轮差动”传动的PW型溜槽布料器见图7(a),通过溜槽旋转和倾动使溜槽到达炉喉的任意位置来实现布料的目的。其工作原理为:布料溜槽单纯转动由旋转电机(此时倾动电机不转)通过一系列齿轮传动后驱动齿轮、双联齿圈各自旋转,齿轮与悬挂溜槽的内套一体,且此时12,13俩齿轮转速相等,故溜槽只有转动。溜槽单纯倾动由倾动电机(此时转动电机不转)通过齿轮9,10,11组成的行星轮系带动双联齿圈的上齿圈转动,其下齿圈传动至两个倾动装置,实现溜槽倾动。实现转动与倾动的关键在于齿轮与双联齿圈是否有相对转速差,有则溜槽倾动,无则溜槽转动,但通过行星轮系的传动使二者互不干涉,即溜槽旋动与倾动可单动,也可联动。

3.2 BT溜槽布料器

“直线运动与旋转的合成运动”的BT溜槽布料器也是通过溜槽旋转和倾动使溜槽到达炉喉的任意位置来实现布料的目的。采用此种传动原理的布料器,由于其驱动传动的不同而有多种形式,其中一种如图7(b)所示[11]。

溜槽旋动是由电机通过减速机、小齿轮、转套驱动花键轴绕高炉中心线公转,从而使与之连接的溜槽旋转。溜槽倾动是3个液压油缸通过连杆、托圈、臂架,滚轮通过曲柄驱动花键轴自转,从而使与之相连的溜槽倾动。回转臂架使溜槽的旋转与倾动互不干涉,即旋转与倾动可单动,也可联动。

4 新一代炉顶装料设备

4.1 新一代PW多罐式无料钟布料器

新一代PW多罐式(新并罐式、新三罐式)布料器是相对于传统型多罐式(传统并罐式、传统三罐式)布料器而言的,其特点是:

(1)高可靠性,全部机械设备具用模块化结构,减少了检查、维护所需时间;

(2)对炉顶构件进行重新布置,使其靠近高炉中心线,改善了高炉操作;

(3)新设计的料罐使料罐放料实现质量料流(呈柱形下料)等。

新一代PW多罐式布料器炉顶,满足了高炉对高可靠性,以维护性、高使用性能的要求。新三罐炉顶已在巴西安赛乐米塔尔公司图巴朗(ArcelorMittal Tubarao)3号高炉上应用;新两罐炉顶已在国内武钢5,8号高炉上应用[14,15]。

4.2 达涅利康利斯高炉无料钟回转装置(BRCU)[16]

TOTEM有限公司研制开发了一种具有创新设计思想的高炉无料钟回转装料装置(BRCU),这是达涅利康力斯在全世界推出的一项专有技术。其特点为:作为回转式布料器驱动装置的中心齿轮箱布置在高炉作业区以外,便于靠近设备进行维修;在下气封阀和传动箱之间设有滑动闸门,便于在维修时将设备部分整体运出高炉区,并方便地更换中心齿轮箱和叶轮转子,而无需整体拆卸设备等。新设备在1:20和1:5模型上所做的试验研究表明其炉料环形分布质量和工作能力等指标都超过溜槽式布料设备和带料钟回转装料设备(RCU)。

5 结束语

无料钟炉顶装置与以前的钟式炉顶或钟阀式加活动炉喉板的装料设备相比,具有建设投资少,设备制造、运输、安装、维修和更换方便,布料灵活,利于改善布料,提高煤气利用率,密封性好,密封寿命较长等特点,已成为高炉炉顶装料设备的主流选择,而新一代无料钟炉顶装置可以满足了高炉对高可靠性,以维护性、高使用性能的要求,引领着炼铁高炉炉顶装料的发展方向。

高炉炼铁设备 篇2

时间：2010-11-12 08:12:40|浏览：112次|评论：0条 [收藏] [评论] [进入论坛] 本文针对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性研究，使其高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。实现渣铁分离。已熔化的渣„

本文针对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性研究，使其高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。实现渣铁分离。已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键。

关键词: 固态焦炭 渣铁分离 炉料均匀 煤气流分布

绪论

高炉是炼铁的专用设备。虽然近代技术研究了直接还原、熔融技术还原等冶炼工艺，但它们都不能取代高炉，高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。高炉生产是可持续的，他的一代寿命从开炉到大修的工作日一般为7-8年，有的已达到十年或十年以上。高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。1.1我国钢铁工业生产现状

近代来高炉向大型化发方向发展，目前世界上已有数座5000立方米以上容积的高炉在生产。我过也已经有4300立方米的高炉投入生产，日产生铁万吨以上，日消耗矿石等近2万吨，焦炭等燃料5千吨。这样每天有数万吨的原、燃料运进和产品输出，还需要消耗大量的水、风、电气，生产规模及吞吐量如此之大，是其他企业不可比拟的。1.2加入世贸对我国钢铁经济的影响

钢铁工业是人类社会活动中占有着极其重要的地位，对发展国民经济起着极其重要的作用。无论工业、农业、交通、建筑及国防均离不开钢铁。一个国家的钢铁生产水平，就直接反映了这个国家的科学技术发展和人民的生活水平。那么自中国加入世贸组织之后，自2001年底以来，全球钢铁价格已上涨2倍，提升了该行业的盈利水平。同期，由所有上市钢铁公司股价构成的全球钢铁股价格综合指数，表现超过所有上市公司平均股价表现近4倍。2003年，中国钢铁净进口量(进口减去出口)约为3500万吨。但今年，预计中国钢铁净出口量大约为5000万吨。假设这种趋势持续下去，中国钢铁公司出口量的上升，的确有可能影响全球钢铁行业的前景。中国从2006 年开始，从钢净进口国转变为净出口国，2007 年中国粗钢净出口量占中国粗钢产量的11.27%，占全球除中国外粗钢产量的6.47%。今年9 月受美国金融危机的影响，国内钢材出口量减少为667 万吨，较8 月份高点回落101 万吨。奥巴马上台后誓言要实施自己的金融新政，力争让美国经济在任期内重新好转。而积极的新政，无疑也会为中国钢铁出口带来新的消费希望。1.3唐钢不锈钢高炉的情况介绍

唐钢不锈钢高炉现共有四座炼铁高炉分别有两座450t、两座550t高炉炼铁设备，其中两座550t高炉是由唐钢设计院主持设计的。不锈钢高炉现今以持续使用五年以上，日产量高，出铁效率高，并且在三号高炉中使用了TRT自动化控制系统，使得在随后的生产过程中，高炉出铁高效化，自动化迈进。2唐钢不锈钢扩大生产规模化的可行性研究 2.1唐钢不锈钢生产规模能力近一年来唐钢不锈钢在河北钢铁集团的带领下，生产能力逐步提高，并且在近一年的生产效益中都有纯利收入，也使得在不锈钢扩建竖炉设备中有了充足的信心，扩建竖炉使得不锈钢在高炉炼铁的过程中效率提高的更快，更高效。2.2唐钢不锈钢扩大生产规模的条件

在成立了河北钢铁集团后正确领导下，唐钢不锈钢的年利润逐年提高，且唐钢不锈钢公司深入开展与先进企业对标，通过与优秀企业对标，找准差距，确立工作重点，开展好提高高炉配比、降低炼钢钢铁料消耗、降低白灰消耗，轧钢1580提高成材率，以及各工序降低能源成本，全面赶超先进企业指标。严格的费用控制。加强设备检修管理，建设精干的高效干部团队，狠抓两个“端口”通过加强市场管理，切实踏准市场节拍和实现顺向操作。

3高炉炼铁工艺技术研究 3.1工艺技术参数研究

高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。高炉冶炼过程的特点是，在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化，且由于高炉是密封的容器，除去投入（装料）及产出（铁、渣及煤气）外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察。为了弄清楚这些反应和变化的规律，首先应对冶炼的全过程有个总体和概括的了解，这体现在能正确地描绘出运行中的高炉的纵剖面和不同高度上横截面的图像。这将有助于正确地理解和把握各种单一过程和因素间的相互关系。高炉冶炼过程的主要目的是用铁矿石经济而高效率地得到温度和成分合乎要求的液态生铁。为此，一方面要实现矿石中金属元素（主要为Fe）和氧元素的化学分离——即还原过程；另一方面还要实现已被还原的金属与脉石的机械分离——即熔化与造渣过程。最后控制温度和液态渣铁之间的交互作用得到温度和化学成分合格的铁液。全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的相互紧密接触过程中完成的。低温的矿石在下降的过程中被煤气由外向内逐渐夺去氧而还原，同时又自高温煤气得到热量。矿石升到一定的温度界限时先软化，后熔融滴落，实现渣铁分离。已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键。3.2上料系统的工艺

高炉供上料系统由贮矿槽、贮焦槽、槽下筛分、称量运输和向炉顶上料装置等组成。其作用是将来自原料场，烧结厂及焦化厂的原燃料和冶金辅料，经由贮矿槽、槽下筛分、称量和运输、炉料装入料车或皮带机，最后装入高炉炉顶。随着炼铁技术的发展，中小型高炉的强化、大型高炉和无钟顶的出现，对上料系统设备的作业连续性、自动化控制等提出来更高的要求，以此来保证高炉的正常生产。3.3炼铁工艺

高炉炼铁的原料：铁矿石、燃料、熔剂 3.3.1铁矿石

铁都是以化合物的状态存在于自然界中，尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。现在将几种比较重要的铁矿石提出来说明：

（1）磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和 FeO 的复合物，呈黑灰色，比重大约5.15左右，含Fe72.4％，O 27.6％，具有磁性。在选矿（Beneficiation）时可利用磁选法，处理非常方便；但是由于其结构细密，故被还原性较差。经过长期风化作用后即变成赤铁矿。

（2）赤铁矿（Hematite）也是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe2O3，呈暗红色，比重大约为5.26，含Fe70％，O 30％，是最主要的铁矿石。由其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿（Red hematite）、镜铁矿（Specularhematite）、云母铁矿（Micaceous hematite）、粘土质赤铁（Red Ocher）等。（3）褐铁矿（Limonite）这是含有氢氧化铁的矿石。它是针铁矿（Goethite）HFeO2和鳞铁矿（Lepidocrocite）FeO（OH）两种不同结构矿石的统称，也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3．nH2O，呈现土黄或棕色，含有Fe约62％，O 27％，H2O 11％，比重约为3.6～4.0，多半是附存在其它铁矿石之中。

（4）菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，比重在3.8左右。这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。由于碳酸根在高温约800～900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳，所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。

另外还有铁的硅酸盐矿（Silicate Iron）硫化铁矿（Sulphide iron）3.3.2燃料

炼铁的主要燃料是焦炭。烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。(1)、焦炭分布

从我国焦炭产量分布情况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北地区。

(2)、焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。(3)、焦炭的物理性质

焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。

焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下：

真密度为1.8-1.95g/cm3； 视密度为0.88-1.08g/cm3； 气孔率为35-55%；

散密度为400-500kg/m3；

平均比热容为0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）； 热导率为2.64kj/（mhk）（常温），6.91kg/（mhk）（900℃）； 着火温度（空气中）为450-650℃； 干燥无灰基低热值为30-32KJ/g； 比表面积为0.6-0.8m2/g。(4)、焦炭的质量指标

焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在40～45%，铸造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。

(5)、焦炭质量的评价

①、焦炭中的硫分：硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有11%来自矿石；3.5%来自石灰石；82.5%来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于1.6%，硫份每增加0.1%，焦炭使用量增加1.8%，石灰石加入量增加3.7%,矿石加入量增加0.3%高炉产量降低1.5—2.0%.冶金焦的含硫量规定不大于1%，大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于0.4—0.7%。

②、焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在0.02—0.03%以下。

③、焦炭中的灰分：焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加2—2.5%因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。

④、焦炭中的挥发分：根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。如挥发分大于1.5%，则表示生焦；挥发分小于0.5—0.7%,则表示过火，一般成熟的冶金焦挥发分为1%左右。⑤、焦炭中的水分：水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分提高会使M04偏高，M10偏低，给转鼓指标带来误差。

⑥、焦炭的筛分组成：在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。我国过去对焦炭粒度要求为：对大焦炉（1300—2000平方米）焦炭粒度大于40毫米；中、小高炉焦炭粒度大于25毫米。但目前一些钢厂的试验表明，焦炭粒度在40—25毫米为好。大于80毫米的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运行良好。3.3.3熔剂

(1)、熔剂的作用

熔剂在冶炼过程中的主要作用有：

①.使还原出来的铁与脉石和灰分实现良好分离，并顺利从炉缸流出，即渣铁分离。②.生成一定数量和一定物理、化学性能的炉渣，去除有害杂质硫，确保生铁质量。(2)、熔剂的种类

根据矿石中脉石成分的不同，高炉冶炼使用的熔剂，按其性质可分为碱性、酸性和中性三类。

①．碱性熔剂

常用的碱性熔剂有石灰石(CaC03)和白云石(CaC03·MgC03)。

②．酸性熔剂

作为酸性熔剂使用的有石英石(Si02)、均热炉渣(主要成分为2FeO、Si02)及含酸性脉石的贫铁矿等。

③．中性熔剂

高铝原料。如铁钒土和粘土页岩。

三、对碱性熔剂的质量要求

对碱性熔剂的质量有如下要求：

1.碱性氧化物(CaO+MgO)含量高，酸性氧化物(Si02+A1203)愈少愈好。或熔剂的有效熔剂性愈高愈好。

一般要求石灰石中Ca0的质量分数不低于50％，Si02+A1203的质量分数不超过3．5％。

熔剂的有效熔剂性是指熔剂按炉渣碱度的要求，除去本身酸性氧化物含量所消耗的碱性氧化物外，剩余部分的碱性氧化物含量。可用下式表示：

当熔剂中与炉渣中Mg0含量很少时，计算式可简化为： 2.有害杂质硫、磷含量要少。石灰石中一般硫的质量分数只有0．01％～0．08％，磷的质量分数为0．001％～0．03％。

3.较高的机械强度，粒度要均匀，大小适中。

适宜的石灰石入炉粒度范围是：大中型高炉为20～50mm，小型高炉为l0～30mm。当炉渣黏稠引起炉况失常时，还可短期适量加入萤石(CaF2)，以稀释炉渣和洗掉炉衬上的堆积物

四．高炉炼铁的工艺流程

炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例装入高炉，并由热风炉向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧，原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降。在炉料下降和煤气上升过程中，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣水淬后全部作为水泥生产原料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图 3.3.4高炉炼铁原的理

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。

高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。3.3.5高炉的主要组成部分

高炉炉壳：炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷、热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。

炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。

炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻找力。炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。

炉腰：高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动。

炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为3．0～3．6m。炉腹角一般为79～82 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行。

炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形。出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。

炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而且受到1400～4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散热能力。

炉基：它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高炉容积的10～18倍（吨）。炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾斜值不大于0.1％～0．5％。高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝。炉基常做成圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布。

炉衬：高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。炉衬的损坏受多种因素的影响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料。

炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护板则用100～150mm厚的铸钢做成。炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护板还起着调节炉料和煤气流分布的作用。

3.3.6高炉解体

为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象，就要切实了解炉内状况。在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行的细致的解体调查，称为高炉解体调查。它虽不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考价值。

3.3.7高炉冷却装置

高炉炉衬内部温度高达1400℃，一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构不同，高炉冷却设备大致可分为：外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。

3.3.8高炉灰

也叫炉尘，系高炉煤气带出的炉料粉末。其数量除了与高炉冶炼强度、炉顶压力有关外，还与炉料的性质有很大关系。炉料粉末多，带出的炉尘量就大。目前，每炼一吨铁约有 10～100kg的高炉灰。高炉灰通常含铁40％左右，并含有较多的碳和碱性氧化物；其主要成分是焦末和矿粉。烧结料中加入部分高炉灰，可节约熔剂和降低燃料消耗。

3.3.9高炉除尘器

用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。高炉用除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等。粗粒灰尘（＞60～90um），可用重力除尘器、离心除尘器及旋风除尘器等除尘；细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘设备。

3.3.10高炉鼓风机

高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3／min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例

高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。本专题将详细介绍高炉炼铁生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。

高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

3.3.11高炉冶炼工艺--炉前操作

一、炉前操作的任务

1、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以保证高炉生产的连续进行。

2.完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作。

3、制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟。

4、更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作。

高炉冶炼工艺--高炉基本操作 :

高炉基本操作制度:

高炉炉况稳定顺行：一般是指炉内的炉料下降与煤气流上升均匀，炉温稳定充沛，生铁合格，高产低耗。

操作制度：根据高炉具体条件(如高炉炉型、设备水平、原料条件、生产计划及品种指标要求)制定的高炉操作准则。

高炉基本操作制度：装料制度、送风制度、炉缸热制度和造渣制度。

高炉冶炼主要工艺设备简介： [高炉设备]高炉 ：

横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺 简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。[高炉设备]高炉热风炉介绍 :

热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是提高风温的有效途径。[高炉设备]铁水罐车:

铁水罐车用于运送铁水，实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下，用于高炉或混铁炉等出铁。3.4高炉煤气清洗系统

从高炉炉顶排出的煤气一般汗CO2 15-20%,CO 20-26%，其发热值大于3200KJ/m3，装入高炉的焦炭等燃料的热量约有三分之一通过高炉煤气排出。因此将高炉煤气作为钢铁厂的一部分充分加以利用，在经济上十分重要。一般是将高炉煤气单独使用，或者和焦炉煤气掺合使用，作为热风炉、焦炉、加热炉、发电厂锅炉的燃料。但从炉顶排出的高炉粗煤气含有10-40g/m3的粉尘，具体数值取决与炉料中的粉尘率和炉顶压力、煤气流速，使用富氧等情况。

3.4.1高炉煤气除尘系统的组成

我国1000m3以上的高炉采用煤气除尘系统，从炉喉出来的煤气先经过重力除尘器进行除尘，然后经过洗涤塔进行半精除尘在进入文氏管进行精除尘，除尘后的煤气经过脱水器进入净煤气总管。但随着炉顶压力的增高，促进了文氏管的效率提高，近年来大型高炉已用串联双级文氏管系统来代替塔后文氏管系统。3.4.1脱泥脱水设备

高炉煤气经过洗涤塔、文氏管等除尘装置湿法清洗后，煤气中夹带部分水泥和灰泥。水分会降低煤气发热值，同时由于水滴中带有灰尘，影响煤气的实际除尘效果，必须采用脱泥脱水设备使其从煤气中分离出来。目前，高炉煤气清洗系统中采用的脱泥脱水设备主要有重力式灰泥捕集器、旋风式灰泥捕集器、伞形或伞旋脱水器和填料式脱水器。3.4.1.2重力式灰泥捕集器

气流进入重力式灰泥捕集器后，速度降低，并且改变气流方向，而气流中的灰泥和水滴仍直线加速沉降，产生了水气分离，重力式灰泥捕集器结构简单，不易堵塞，但对细尘粒和水滴的脱尘效率不高。

重力式灰泥捕集器有挡板式和直入式两种型式 3.4.1.3旋风式灰泥捕集器

把煤气从切向引入捕集器，利用气流的回旋运动，灰泥由于离心力的作业碰撞圆筒壁而沉降，达到捕集灰泥的目的。3.4.1.4伞形或伞旋脱水器

伞形脱水器是一种利用改变煤气流向，使水滴撞于伞形挡板上，因失去动能而分离的脱水器设备。

3.4.1.5填料脱水器

填料脱水器一般作为最后一级的脱水设备，同题高度约为二倍筒体直径。筒内填料目前多用角钢代替木材。材料脱水器的脱水效率为85%，煤气流经脱水器的压力降为500-1000Pa。

结论: 高炉工作者应努力防止各种事故的发生，保证联合企业的生产进行。目前上料系统多采用皮带上料，电子计算机，工业电视等，但必须保证其可持续作业。高炉从开炉投产到停炉中，此期间连续不间断生产，仅在设备检修或发生时候是才停产。那么我们必须保证各个环节都步步到位，要不必然会影响整个高炉冶炼过程，甚至停产，给企业造成巨大损失。

参考文献；

1.李士玲主编 炼铁工艺

高炉炼铁设备 篇3

关键词：炼铁高炉设备；运行管理；问题与对策

中图分类号： TF58 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）14-34-2

0 引言

随着现代科学技术的快速有序发展，我国高炉炼铁产业领域也逐步呈现出快速有序的发展态势，与此同时，我国炼铁企业在实际生产活动的应用的高炉机械设备，也正在逐步向着智能化以及自动化的方向深度演化，随着我国高炉炼铁设备技术应用环境的不断复杂，在有效推动我国高炉炼铁技术形态快速发展的同时，也给我国钢铁冶炼生产企业具体炼铁高炉设备的运行管理工作带来了一系列的具体困难，有鉴于此，本文将针对炼铁高炉机械设备管理过程中存在的问题及解决措施展开简要论述。

1 我国炼铁高炉机械设备运行管理工作中现存问题的分析

1.1 缺少专门性的管理工作机构

建构形成系统完善的管理工作实施机构，以及管理工作人员团队，是确保炼铁高炉机械设备运行管理工作，具备充分的技术应用有效性的基础环节和重要保障，只有建构形成职能明确，且运行状态长期稳定的管理工作实施机构，才能为炼铁高炉机械设备日常化生产运行过程中，各项基本技术实践动作的正常有序推进提供充足的支持保证条件，并在此基础上，扎实促进相关管理工作者责任管控制度的充分落实，明确管理工作各个参与部门，以及相关管理工作人员实际承载的工作职责和工作任务。

然而，在炼铁高炉机械设备运行管理工作的实际开展过程中，源于炼铁工业本身对生产作业人员以及设备运行管理工作者自身技术能力水平具备较高要求，同时源于炼钢厂生产车间内部生产技术人员，以及设备运行管理人员队伍的整体流动性水平较高，直接导致我国炼铁生产企业无法建构形成运行稳定，且职责明确的设备运行管理工作机构，导致现行管理工作机制在实际运行过程中存在明显的缺陷。

现阶段，我国部分炼铁生产企业管理者，认为高炉机械设备管理工作，应当由企业生产运营管理工作机构具体完成，因而在实际的生产作业过程中，并未建构形成专门发挥高炉机械设备运行技术状态管理工作的实施机构，同时由于炼铁高炉机械设备的运行管理工作本身具备一定程度的施工作业现场管理工作实践属性，因而其实际管理工作的具体开展，通常也会遭遇炼铁生产企业其他工作部门的影响和干预，直接导致炼铁高炉机械设备的运行管理始终处于较低效率水平状态，给钢铁生产企业正常生产活动的有序开展造成了严重的不良影响。

1.2 现存管理工作制度有待完善

在炼铁高炉机械设备运行管理工作的实际开展过程中，建构形成系统完善的管理工作指导约制制度，具备重要的实践影响意义，这项工作的实际开展质量，既是保证炼铁企业稳定处于安全生产运行状态的基本保证，也是指导炼铁企业高炉机械设备运行管理工作有序推进的重要思想性指导规范。

现阶段，我国依然存在部分钢铁冶炼企业，尚未建构指涉炼铁高炉机械设备运行管理工作实施路径的系统化设备运行状态记录资料体系，并且在实际开展炼铁管高炉设备运行管理工作过程中，缺乏针对性的管理工作实务制度规范，直接引致我国炼铁生产企业高炉机械设备运行管理工作长期处于混乱局面，给企业日常生产经营活动的有序开展造成了严重阻碍。而且也存在部分炼铁生产企业，虽然建构形成了初步性的炼铁高炉机械设备运行管理制度体系，但是却同时存在制度体系建设状态缺乏完善性，以及制度规范落实不彻底等具体问题。

1.3 炼铁高炉机械设备的型号选取工作存在不合理性

炼铁厂高炉生产技术活动本身具备较大规模，因而在实际生产活动的开展过程中，往往需要同时应用多种多样的生产技术设备，而在生产技术活动的实际开展过程中，假若不能保证技术设备在应用功能层次的良好有序配合，将会难以避免地导致炼铁高炉设备在实际运行过程中发生严重的安全生产事故。部分炼铁生产企业在高炉设备的实际应用过程中，未能针对高炉机械设备技术性能状态展开全面彻底的评估和确定，给设备在实际生产运行过程预留了一定的生产安全隐患。除此之外，也有部分炼铁在实际进行炼铁高炉机械设备采购安装技术活动的过程中，未能充分关注设备质量性能状态把关工作的重要性，引致部分新引进的技术设备无法实现与已有设备的有效对接，不但为相关设备的生产运行过程造成了严重的阻碍，也在一定程度上造成了资源浪费。1.4 设备运行管理人员的整体素质不均等

尽管现阶段我国绝大部分高炉炼铁企业，都建构了专门性的初始化炼铁高炉机械设备运行管理工作队伍，但是源于现有的设备运行管理人员本身在技术素质水平的掌握层次存在明显的差异性，部分运行管理人员未能实现对炼铁高炉机械设备基本技术性能的充分了解，直接导致实际开展的设备运行管理工作，难以顺利实现预期的工作效能目标。

与此同时，由于现有一定数量比例的设备运行管理人员没有经历过专门的技术培训，直接导致相关管理工作人员在设备的操作以及维修处理工作过程中无法保证充分的专业性，这种局面不仅对企业安全生产目标的顺利实现造成了不良影响，也在一定程度上引致了安全生产事故的发生。也有部分炼铁生产企业，未能充分认识高炉机械设备生产运行管理工作，对企业产品生产质量的重要影响，因而在管理经费的投入方面存在明显的不足。

2 我国炼铁高炉机械设备运行管理工作中的改良策略

2.1 建构形成专门性的设备运行管理机构

为切实提升炼铁厂高炉机械设备运行管理工作的有效性，应当依照炼铁企业生产经营活动的实际发展状态，结构形成专门性的设备运行管理工作机构，并针对炼铁厂内部各个生产相关部门的工作任务，以及工作职责构成体系展开明确划分，并指派专门工作人员专门承担设备运行管理工作任务，保证企业内部设备运行管理结构的相关工作职能能够顺利发挥。

2.2 建立形成专门性的高炉设备运行管理制度

管理制度的建设和完备，是保证炼铁厂一切生产经营活动顺畅有序开展的重要条件，只有切实建构运行系统完整的炼铁高炉机械设备运行管理工作制度，才能保证实际进行的设备运行管理工作，能够在遵从相关技术规范的背景下，有序推进。

在实际开展设备运行管理制度建设过程中，应当全面关注炼铁企业生产经营活动的开展现状，结合高炉炼铁机械设备运行使用过程中的具体化技术要求，切实提升实际制定的管理制度的应用针对性，并切实明确相关管理工作人员的具体职责，切实建构推行炼铁生产企业安全生产责任制度，将设备运行管理以及企业生产经营管理工作体系中涉及的工作任务，具体落实到独立个人，并通过建构针对设备运行管理人员工作效能状态的考核机制和奖惩机制，促进炼铁企业高炉机械设备运行管理工作水平不断提升。

3 结语

针对炼铁高炉机械设备管理过程中存在的问题及解决措施，本文从我国炼铁高炉机械设备运行管理工作中的现存问题，以及我国炼铁高炉机械设备运行管理工作中的改良策略两个方面展开了简要论述，旨意为相关领域的研究人员提供借鉴。

参 考 文 献

[1] 刘晓锋，杨芯.炼铁高炉机械设备管理过程中存在的问题及解决措施分析[J].山东工业技术，2016（05）.

[2] 张伯昭.浅谈高炉机械设备管理过程中存在的问题与解决措施[J].科技风，2015（07）.

[3] 孙庆.谈加强机械设备管理在工程施工管理中的重要性[J].黑龙江科技信息，2015（11）.

[4] 张恒.浅谈港口机械设备管理[J].中国水运（下半月），2013（10）.

炼铁高炉机电设备调试经验谈 篇4

高炉炼铁是钢铁工业进行钢材生产过程中不可缺少的一个加工, 而如果减少高炉的故障记录、确保炼铁高炉能够持续的稳定运行, 促使钢铁企业能够在钢材市场上获得更强的产品竞争能力, 这对于提升实企业自身的经济效益来说, 有着极其重要的作用。但是在对炼铁高炉的机电设备进行检查的过程中, 时常会遇到无法预料的情况, 最终导致电动机启动失败或者发生跳闸现象。针对这类现象, 必须要先对问题进行全面详细的分析之后, 才能够确定解决问题的有效方法。下文主要对炼铁高炉机电设备调试经验进行了全面详细的阐述。

2 设备启动前的检查

(1) 在进行电动机设备检查的过程中, 主要是观测电动自身铭牌频率、电压所标示的相应数据和电源平率、电压这两者的相关数据是否完全相符, 同时还需要对电源自身的稳定性进行检测, 确保和铭牌上所要求的各项数据基本相同。如果说机电设备是需要通过降压方式来进行起动, 就必须要在启动之前就对启动设备自身的接线是否完全正确来进行核实。

(2) 对电动机设备各个位置的固定螺栓进行查看, 检查其螺栓是否出现部分松动的现象, 其发动机自身的轴承等部位机油量是否充足, 其定子和转子这两个部位的间隙是否科学合理, 并且间隙中不能够存在任何杂物或污物。在发动机设备检查完成之后, 对发动机的周边进行查看, 看其周围是否存在影响电机正常运行的障碍物, 并且要保证电机以及传动机械这两个方面的基础是完全紧密连接在一起的。

(3) 检查电动机内部有无杂物, 用干燥、清洁的压缩空气吹净内部, 但不能碰坏绕组。

(4) 停用三个月以上的或新安装的电动机, 用兆欧表测量电动机各项绕组之间及每项绕组与地之间的绝缘电阻, 测试前应拆除电动机出线端子上的所有外部接线。

3 电动机调试过程中检查

3.1 启动时检查

(1) 电动机在接通电源运行之前必须对电机周边的工作人员进行提示, 并且电动机自身的传动区域附近不能够出现任何人员在其上部站立, 也不能够直接站在电动机的两侧或者被电动机所拖动的设备两侧, 以此来避免电机设备在运行过程所出现的物品切向飞出现象所导致的安全事故。

(2) 在电机设备的电源被接通之前, 就应当做好相应的断电准备, 这一措施的主要目的就是为了通电之后的电机出现问题之后, 第一时间采取断电的措施来避免电机二次受到伤害。并且在直接启动的过程中, 应当利用电动机的空载启动方式解决运行问题。由于电机自身对于电能的消耗较大, 所以, 其拉闸动作无论是开或者关闭, 都必须要保证动作的迅速。

(3) 通常情况下, 炼铁高炉机电设备的电机启动次数不能够超过3-5次, 这一目的就是为了避免设备在实际使用的过程中所发出的热量并不过大。同时利用这个方式还能够对当前电动机所出现的温度变化进行探测, 促使发动机设备能够使用长久、持续的正常运行。

(4) 当电动启动之后, 其电动机出现了无法正常转动或者声音较为异常的情况下, 就必须要对其设备进行停机, 并对发生的异常状况进行及时的检修, 从而使得电机的运行环境更加的良好, 从而适合电动机的长久运行。

3.2 试运行时检查

(1) 检查电动机转动是否灵活或有杂音。注意电动机的旋转方向与要求的旋转方向是否相符。

(2) 检查电源电压是否正常。对于380V异步电动机, 电源电压不宜高于400V, 也不能低于360V。

(3) 记录起动时母线电压、起动时间和电动机空载电流。注意电流不能超过额定电流。

(4) 检查电动机所带动的设备是否正常, 电动机与设备之间的传动是否正常。

4 电动机发生故障的原因

4.1 外部原因

(1) 电动机过载。

(2) 馈电导线断线, 包括三相中的一相断线或全部馈电导线断线。

(3) 电源电压过高或过低。

(4) 起动和控制设备出现缺陷。

(5) 周围环境温度过高, 有粉尘、潮气及对电机有害的蒸气和其它腐蚀性气体。

4.2 内部原因

(1) 绕组损坏, 如绕组对外壳和绕组之间的绝缘击穿, 匝间或绕组间短路, 绕组各部分之间以及换向器之间的接线发生差错, 焊接不良, 绕组断线等。

(2) 铁芯损坏, 如铁芯松散和叠片间短路。或绑线损坏, 如绑线松散、滑脱、断开等。

(3) 机械部分损坏, 如轴承和轴颈磨损, 转轴弯曲或断裂, 支架和端盖出现裂缝。所传动的机械发生故障, 引起电动机过电流发热, 甚至造成电动机卡住不转, 使电动机温度急剧上升, 绕组烧毁。

(4) 旋转部分不平衡或联轴器中心线不一致。

(5) 集流装置损坏, 如电刷、换向器和滑环损坏, 绝缘击穿。震摆和刷握损坏等。

5 电动机运行中的监视与维护

电动机在及的采取看、听、闻, 利用这几种方式, 能够最大限度的避免故障情况的出现, 保证当电动机出现不正常现象时能及时切断电源, 排除故障。具体项目如下: (1) 要定期测量电动机的绝缘电阻, 特别是电动机受潮时, 如发现绝缘电阻过低, 要及时进行干燥处理。 (2) 检查电动机的温度及电动机的轴承、定子、外壳等部位的温度有无异常变化, 尤其对无电压、电流指示及没有过载保护的电动机, 对温升的监视更为重要。电动机轴承是否过热, 缺油, 若发现轴承附近的温升过高, 就应立即停机检查。 (3) 听电动机在运行时发出的声音是否正常。电动机正常运行时, 发出的声音应该是平稳、轻快、均匀、有节奏的。如果出现尖叫、沉闷、摩擦、撞击、振动等异声时, 应立即停机检查。 (4) 保持电动机的清洁, 不允许水滴、油污及杂物落到电动机上, 更不能让杂物和水滴进入电动机内部。要保证电动机有足够的绝缘电阻, 以及良好的通风冷却环境, 才能使电动机在长时间运行中保持安全稳定的工作状态。

6 结论

综上所述, 在我国控制设备以及电动机技术持续不断发展的过程中, 其电动机自身的控制设备以及相关的技术也在这一过程中逐渐的完善。而通过电子控制的方式, 能够极为有效使得炼铁高炉能够具备像继电器一样的断电保护式功能, 使设备不至于遭受到较大程度的破坏。无论利用任何方式保护装置, 必须要充分的考虑到短路、过载、过滤等几个方面的保护工作。并且在实际操作的过程中, 还应当持续不断的对大量实践经验进行积累, 从而能够在以后进行故障处理的过程中, 更快的将问题加以解决并且避免问题的二次发生。

摘要：主要对炼铁高炉机电设备的调试经验进行了全面详细的阐述, 重点分析了大量炼铁高炉机电设备在进行调试过程中所呈现出的各种问题, 找出问题的具体诱发原因, 并且针对问题提出相应的解决对策。

关键词：机电设备,调试运行,故障原因,排除方法

参考文献

[1]陆刚, 郭玉军, 薛长洁.炼化工程机电设备安装要点及质量控制[J].甘肃石油和化工, 2012 (2) .

[2]马海莲.浅析水利工程中机电设备安装与土建施工的协调配合[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2012 (1) .

高炉炼铁复习题 篇5

1.温度低于570℃时，铁氧化物还原的顺序正确的是：(C)

AFe2O3→Fe3O4→FeO→Fe

C Fe2O3→Fe3O4→Fe D Fe3O4→FeO→Fe

2.温度高于570℃时，铁氧化物还原的顺序正确的是：(D)

A Fe3O4→Fe2O3→FeO→Fe

3.高炉内煤气热能利用的标志是：(A) B Fe3O4→Fe2O3→Fe C Fe2O3→Fe3O4→Fe D Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe BFe3O4→Fe2O3→Fe

A T顶 B T缸 C T理 D T风

4.高炉内煤气的一次分布是在高炉的哪个区域： (C)

A 块状带 B 软熔带 C 炉缸区 D 滴落带

5.高炉内煤气的二次分布是在高炉的哪个区域： (B)

A 块状带 B 软熔带 C 炉缸区 D 滴落带

6.高炉内煤气的三次分布是在高炉的哪个区域： (A)

A 块状带 B 软熔带 C 炉缸区 D 滴落带

7.一般风口水平方向的炉缸中心温度约为：(A)

A 1400℃左右 B 1000℃左右 C 1900℃-2200℃左右 D 800℃左右

8.对于炉缸燃烧反应经典曲线，下列说法错误的是：(D)

A 风口前，O2逐渐降低，CO2迅速增大 B CO2达最大值后，迅速降低，则CO迅速升高

C 离风口段的距离愈远，CO2越低，CO越多 D CO2升高，温度降低；反之，温度升高

9.高炉炉渣脱硫，主要依靠的措施是：(C)

A 提高炉缸温度 B 强还原性气氛 C 提高炉渣碱度

10.高炉内生成初渣的区域是：(B)

A 块状带 B 软熔带 C 炉缸区 D 滴落带

11.还原气体通过块矿层的大孔隙、微孔隙向反应界面的散称为：(B)

A 外扩散 B 内扩散 C 界面化学反应 D 以上都不是

12.高炉内100%被还原的元素有：(D)

A Cu、P、S 、Zn B Mn 、Si、Ti、V

C Ca、Mg 、Al D Cu、P 、Pb 、Zn 、Ni

13.高炉内部分被还原的元素有：(B)

A Cu、P、S 、Zn B Mn 、Si、Ti、V

C Ca、Mg 、Al D Cu、P 、Pb 、Zn 、Ni

14.高炉内不能被还原的元素有：(C)

A Cu、P、S 、Zn B Mn 、Si、Ti、V

C Ca、Mg 、Al D Cu、P 、Pb 、Zn 、Ni

15.高炉煤气上升时的阻力有70%左右发生在：(B)

A 块状带 B 软熔带 C 滴落带 D 焦炭回旋区

16.被公认为最佳软熔带的.是：(A)

A 倒V形 B V形 C W形 D 都不是

17.对高炉冶炼影响较大的碳酸盐是：(D)

A MgCO3 B FeCO3 C MnCO3 D CaCO3

18.高炉炉体解剖调研查明，炉料在炉内的分布基本上是按装料顺序：(C)

A 矿石超越焦炭 B 逐步混合 C 呈层状下降 D. 杂乱无章

19.炉渣中，能提高炉渣脱硫能力的氧化物是：(A)

A MgO B Al2O3 C FeO D SiO2

20.不影响理论燃烧温度的因素有：(C)

A 鼓风温度 B 鼓风湿度 C 炉料含水量

21.高炉中唯一存在的氧化性区域为：(C)

A 滴落带 B 软熔带 C 风口回旋区 D 炉缸区

22.目前多数炼铁厂表示热制度的常用指标为：(D)

A 风温 B 渣水温度 C 铁水温度 D 生铁含硅量

23.非铁元素的还原。脱硫、渗碳，气化反应的主要区域在：(A)

A 滴落带 B 炉缸渣铁贮存区 C 风口带 D 燃烧带

24.高炉中的很多化合物或元素都能或多或少的挥发,其中最易挥发的是：(D)

A Zn B Mn C SiO2 D 碱性金属化合物

25.燃烧带具有高炉内唯一特殊的气氛是：(A)

A 氧化性 B 还原性 C 直接性 D 间接性

二、判断题

26.理论燃烧温度高的高炉炉缸温度也高。(X)

27.FeO能降低炉渣粘度。(√)

28.H2比CO的扩散能力强。(√)

29.高炉内的析碳反应可以破坏炉衬，碎化炉料、产生粉末，但对冶炼影响不大。(√)

30.从热力学角度分析，煤气中CO在上升过程中，当温度降低400～600℃时可发生2CO＝CO2+C反应。(√)

31.高炉内直接还原反应是借助碳素溶解损失反应与间接还原反应叠加而实现的。(√)

32.提高炉渣碱度，较低炉温及适当增加渣量有利于排碱。(X)

33.在高炉冶炼过程中，铅、锌、砷、镍等都是有害元素，容易侵蚀炉底和造成炉衬损坏或结瘤。(X)

34.硅、锰、磷三元素在高炉中的还原反应是间接还原反应。(X)

35.提高直接还原度可以降低焦比。(X)

36.生铁的渗碳是在炉腰和炉腹部位开始的，在炉缸渗碳最多。(X)

37.炉渣的熔化温度和熔化性温度一样。(X)

38.提高铁矿石和焦炭的强度，块状带的透气性好。 对(√)

39.焦炭多的地方透气性好，阻力小，通过煤气多；矿石多的地方则相反。(√)

40.高炉上部的热交换比高炉下部的热交换激烈。(X)

41.燃料燃烧反应速度快，燃烧带扩大。 错(X)

42.焦炭粒度小，燃烧带缩小。对(√)

43.高炉终渣的化学成分稳定，FeO含量最低。对(√)

44.高炉初渣中FeO含量较低。错(X)

45.高炉出铁时一般是渣先流出，铁后流出。(X)

三、填空题

46. 高炉冶炼中，在810℃时，H2的还原能力H2的还原能力还原能力。

47. 高炉炼铁中，硅的还原途径包括：

48. 炉渣中含有一定数量的MgO，能提高炉渣

49.的还原能力，在810℃时以上时，的还原能力，在810℃时以下时，H2的还原能力的

50. 高炉内的一些化合物及单质元素在高炉下部还原后气化，随煤气上升到高炉下部又冷凝，然后再随炉料下降到高温区又气化形成循环的过程称为

51. 影响风口理论燃烧温度的因素有

52. 渣铁间的脱硫反应式为【FeS】+(CaO)+C=【Fe】+(CaS)+CO 。

53. 倒V形软熔带的特点是中心温度边缘温度煤气利用

54. 在500～1000℃时，水煤气反应是 2H2O+C(焦)=CO2+2H2 。

对高炉炼铁操作与管理观念的探析 篇6

【摘 要】近年来，中国炼铁技术随着钢铁工业的不断发展而有了很大的进步。高炉炼铁是炼铁技术的重要环节，对高炉炼铁的操作和管理也有了更大的要求。在日常炼铁技术操作中，要发挥高炉炼铁的优势，保证钢铁安全稳定生产。本文主要是对高炉炼铁的操作和管理观念进行探析。

【关键词】高炉炼铁；操作；管理观念

【中图分类号】 TF564【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0189-01

近年来，随着钢铁工业的不断发展，中国炼铁技术有了很大的进步。高炉炼铁因为工艺简单、生产量大等优势广泛运用于炼铁技术中，是炼铁技术的重要环节，也是炼铁技术的主要方法。它与钢铁工业的其它工序不同，高炉炼铁具有不可视性和不可逆性。因此，为保证钢铁的安全和稳定生产，对高炉炼铁的操作和管理甚为重要。

1 高炉炼铁的操作分析

高炉炼铁主要是利用焦炭等原料在高炉设备里炼制使其还原成铁矿石制备生铁的炼铁方法，高炉生产率高且耗能低，是具有良好经济指标的一种炼铁技术。

1.1 分析高炉的组成

高炉的组成自上而下包括五个部分：炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸。位于炉喉的上沿是料线零点，且要把握料线零点要正好在炉喉的上沿位置，因为料线零点位置不当，会导致高炉有效容积减少和线料过深高炉操作者难以摸准布料规律。炉身一般占整个高炉的50%～60%，有一定的倾斜度，并且炉身角要合适不能太大也不能太小，以保证边缘的煤气流速，保证焦炭、矿石等原料得到充分的加热和还原。现今实践证明，1000m3 以上高炉一般适用800～830的炉身角。原料的预热、加热、还原和造渣都是在炉身中进行的，保证了煤气与炉中原料的传热和传质，有利于炉料发生物理化学变化。炉腹角也不能过大或过小，也会影响边缘的煤气流速或炉料下降。为保证高炉炼铁顺利进行，一般1000 m3 以上高炉使用780～800的炉腹角。高炉炼铁不能往小命名高炉容积，要保证高炉设计的有效容积，即是保证高炉的实际有效容积。往小命名有效容积，会导致高炉炼铁长期保持着低下水平，不能使高炉有效容积充分利用。

1.2 分析原料的强度

高炉中原料强度既有小颗粒级又有大颗粒级。小颗粒级孔隙度小，填充物料时甚为严密，而此时，大颗粒级原料如焦炭是炉中固态物质，为炉内保持良好的透气性。在高炉生产过程中，焦炭粒度越均匀，高炉内料的透气性越好。根据现今高炉实践证明，40mm～80mm焦炭粒度的含量最好为50%～60%，而10mm～25mm烧结矿的总量在50%～65%，其它含量都不利于高炉炼铁顺利进行。

1.3 分析高炉中化合物TiO2的内外平衡

在高炉炼铁中要保证化合物TiO2的内外平衡，以便保证高炉内的富集情况。化合物TiO2在高炉内的富集含量是指在高炉中化合物TiO2减去进入铁水和炉渣的中[Ti]或TiO2的含量。一般情况下，铁水中的[Ti]量越高，则进入炉渣中的化合物TiO2就越低。因此要注意化合物TiO2在高炉内的富集量，使化合物TiO2在高炉内外保持平衡，并结合高炉风量避免炉缸堆积问题。若炉缸堆积，就容易形成憋风，炉渣没有及时排放，影响高炉炼铁。为保证出铁质量，高炉内铁水流速要快于铁水的成速，是高炉正常排放炉渣。

1.4 分析高炉中控制考核[si+Ti]

在高炉炼铁中，不能只是单纯控制[Ti]，还应该用[si+Ti] 控制考核中的化学热，使高炉炉温控制更为合理。炉温升高、炉渣变稠是冶炼钢铁中常出现的情况，使炉渣中的铁损情况更为显著。因此需要很好的控制[Ti]与[Si]的含量范围，以防止炉渣变稠，降低铁损量和保证好的铁质量。根据炼铁实践证明，[si+Ti] 控制考核中控制铁中[si+Ti]小于或等于0.50%，其中[si]的范围为0.15%～0.30%，[Ti]的范围为0.05%～0.20%，使在冶炼钢铁时调节煤气流速，控制适宜的高炉炉温。在[si+Ti] 控制考核中，还要适当提高炉渣的碱度，降低SiO2和TiO2的活度，以保证高炉炼铁顺利进行。

1.5 分析高炉操作制度

高炉制度主要有送风制度和装料制度。送风制度首先是选择适宜的风口面积，满足其高炉风速和高炉的鼓风动能，如2500m3高炉要选择适宜的风口面积，其风速为160～250m/s，鼓风动能为为70～100 kJ/s；其次是提高富氧率，炉缸燃烧温度增高，加快高炉冶炼进程。装料制度有两个问题，一是矿批大小问题，要保证合理的矿批计算；二是装料制度时间与炉缸堆积等问题，装料制度使用时间一般不宜过长，需做好更换调整，保证边缘煤气流速，减少炉缸堆积，才有利于高炉的工作顺利进行。

2 高炉炼铁的管理观念分析

2.1 分析高炉各工种的管理

高炉炼铁中充分熟悉高炉各工种的管理，高炉炼铁的管理是一个系统的工程，要实现管理系统工程的精细化、标准化和科学化。在高炉炼铁管理过程中，形成奖惩制度和考核制度等，充分调动各员工的积极主动性，规范各员工高炉操作的准确性和规范性，协调高炉内外装料、控制炉温、出铁等操作的进行，严格考核原料质量和出铁质量等，使炼铁操作全方位进行。

2.2 分析高炉设备管理

高炉炼铁技术在不断提高，高炉装备水平也在提高，先进的设备就需要先进的管理技术，要不断提高企业的管理水平，使先进的设备充分发挥其作用。企业抓住高炉设备的关键特点，如高炉不顺、送风、煤气系统等，加强对设备的点检，防止高炉操作的一些异常情况出现。还要提高员工的工作责任心，熟知高炉设备的运行情况并精心呵护设备防止设备隐患，在出现问题时也要及时快速查明原因及解决，汲取教训。员工责任的落实，保证设备的安全运行和实现炼铁的安全生产。

结束语

随着高炉炼铁在炼铁技术中的广泛运用，对高炉炼铁的操作和管理是否得当关系到炼铁工业是否能安全生产生铁。因此需要做到理论联系实际，不断汲取经验教训，在实践中进一步完善炼铁操作的管理观念，使钢铁工业实现顺利炼铁的目的。

参考文献

[1] 魏志江.高炉炼铁操作与管理探析[J].河北冶金，2011（10）

[2] 朱仁良，王天球，朱锦明.大型高炉操作管理技术[J].炼铁，2012（1）

高炉炼铁设备 篇7

(1) 缺乏完善的管理机构和制度。实现高炉机械设备的高效管理, 首先要构建完善的管理机构和制度。由于冶炼钢铁这项工作对技术人员要求较高, 任务繁重, 岗位人员流动性较大, 导致工作人员分配不合理, 所以管理制度无法明确制定, 导致造成管理缺陷, 给高炉机械设备管理带来诸多问题。由于部分企业没有专门的管理人员, 设备的资料、信息、工作记录等未进行全面详细登记, 设备工作过程中出现的问题不能即时解决, 对管理工作造成阻碍。有些企业并没有专门设置高炉机械设备工作的管理机构, 认为应该由管理部门完成。其实不然, 因为高炉机械设备属于生产现场范围, 故其管理工作的开展往往受到多个部门的牵制, 因此需要多个部门的配合工作才能使得管理效率的提高。

(2) 设备选型配套不合理。由于一些企业认为高炉机械设备成本太高, 为了减少固定资产支出, 在选购设备时常常选购一些成本不高的设备。但是这些设备往往不能严格符合生产需求, 导致设备不配套, 给生产工作过程带来很大不便。因为高炉机械设备冶炼钢铁的过程是一个流水线, 每个环节之间都紧紧相连, 环环相扣, 一个环节出了差错, 下一个环节就无法正常进行。且工作的完成需要多种大型机械设备的相互配合, 所以, 选购设备的不配套不仅造成资源浪费, 还存在安全隐患。所以, 在进行设备采购时, 务必要认真审核, 层层把关, 避免在日后生产活动中造成安全事故的发生。

(3) 管理人员水平低。由于管理人员没有经过系统的培训, 对于高炉机械设备的各方面没有深入了解, 专业技术不过关, 对于突发问题不能及时应对与解决, 不仅对工作效率产生影响, 严重者可能会酿成安全事故。从通常情况来看, 工厂愿意出高价钱去买设备, 也不愿意花低价钱去维护机械设备, 而往往到了事故发生时才意识到事情严重所在。归根结底, 这是因为管理者的管理意识淡薄产生的。所以, 一个合格的设备管理除了要有过硬的设备维护技术与经验, 还要有对设备管理的能力, 对突发状况的处理能力。

(4) 设备保养问题。高炉机械设备的维修与保养问题繁琐且成本大, 导致部分企业不肯花费较大成本去维修与保养。再者, 因为部分技术人员技术不过关, 对高炉机械设备的维修、保养没有深入的研究与实验, 或者工作时不够仔细认真, 对于细节问题不够重视, 高炉机械设备出现故障时不能够及时地解决, 从而缩短机械设备的使用寿命, 降低了高炉机械设备的工作质量。

2 问题解决措施

(1) 建立健全设备管理制度。高炉机械设备的管理, 具体地可分为技术与管理方面。技术就是指技术方面, 比如如何修复故障, 管理方面主要指现场管理。真正确立“以点检为核心”的管理体制, 就是把高炉机械设备的管理任务按区域划分, 各司其职。因为任务的重要性, 所以必须强化点检员与其他人员的业务能力与综合素质, 迅速高效地建立起一支专业技术过硬、操作规范、综合素质高的管理队伍。熟悉高炉机械设备的点检员编制点检计划、点检标准、检修计划等;专业技术人员负责检修;监管人员负责检修质量的监督、进程控制与验收工作;相关人员负责检修预算与费用。在以点检员为核心的管理体制中, 设备管理、技术状况诊断、设备质量监督与设备维修费用控制都能做到优质, 明确各自职责, 使设备的管理模式开创了全新的轨道。此外, 点检人员与检修人员双方机构必须分离, 相互促进, 相互制约。实践证明, 这种“以点检为核心”管理机制真正提高了管理水平, 促进了生产效率, 提高员工素质的作用。在促进制度完善的同时, 要加强对执行情况的检查与监督, 保证管理人员有效执行, 才能发挥制度的约束作用, 提高高炉机械设备的管理效率。

(2) 提高管理人员整体水平。要提高高炉机械设备的管理人员水平, 首先要开展相应的专业培训。培训内容包括详细讲解高炉机械设备的构成、运行原理、操作、性能等等, 提供管理人员的专业能力;设备可能出现的各种故障与维修办法;突发状况的设备管理与应急能力。此外, 还可以通过开展评比活动来提高管理人员的积极性, 建立奖惩制度, 引起管理人员对管理工作的重视。比如由管理人员的管理不善而造成的损失, 必须由当事人承担, 增强管理人员的责任意识。

(3) 做好设备维护、保养工作。设备的技术维护与保养指的是为了保持设备的正常工作状态, 最大可能延长其使用寿命而采取的技术措施。高炉机械设备是冶炼钢铁企业的主要设备, 维护任务和技术难度是管理过程的难点所在, 性能的优劣直接影响到钢铁的品质。因此, 对于如何提高高炉机械设备的维护与保养水平, 实现高炉机械设备工作的空间最大化, 一直是钢铁企业的重点工作。设备的管理分为机器的日常保养与及时修理。日常的高炉机械设备保养工作包括检查工具, 检查工件的位置是否整齐, 设备零部件是否安全, 管道是否完整;清洁工作, 包括设备内外清洁, 轴类是否有油污等等;对于磨损的零件要及时更换, 预防可提前发现的隐患, 及时消除。相关管理人员做好详细记录, 定期检查, 及时上报, 采取有效措施予以解决, 保证设备的正常运转。维护、保养工作的良好进行, 对减少经济费用和停工损失、降低成本、提高效率方面具有重要意义。

高炉机械设备的管理对于工作的安全性和实效性都有着重大的影响, 对于其工作的研究是非常有必要的。希望在今后的实践中不断提出问题、发现问题、解决问题, 为高炉机械设备后续工作的安全开展提供条件。

摘要：高炉作为冶炼钢铁的重要设备, 其重要性不容忽视。随着炼铁技术要求的提高, 工作环境的日益复杂, 管理制度的不完善, 高炉设备在管理过程中出现了种种问题, 因此必须加强对高炉机械设备的管理工作。本文对高炉机械设备管理中出现的问题进行分析, 并提出相应的解决措施。

高炉炼铁工序节能技术综述 篇8

关键词：高炉,炼铁,节能,技术

1前言

近年来,受国际、国内宏观经济不景气及钢产能总体过剩的影响,我国钢铁行业整体处于低迷状态, 大部分企业经济效益下滑,部分企业经营困难甚至出现亏损的局面。尽管如此,钢铁工业仍然是我国重要的基础产业,对国民经济的持续、稳定、健康发展有着举足轻重的作用,面对大气污染治理的严峻形势,各钢铁企业一方面必须致力于创建环境友好型企业,另一方面,由于钢铁工业能耗占全国能源总消费量的比重较大,是能源消耗大户,必须在节能降耗上下功夫,努力降低生产成本,提高赢利水平。

高炉炼铁作为最主要的炼钢用铁来源,其工序能耗占钢铁生产总能耗的50% 以上。因此,降低高炉炼铁工序的能耗,是钢铁联合企业节能挖潜、降低生产成本的重要环节。

2高炉炼铁工序节能技术

2.1提高入炉料质量

2. 1. 1入炉料要坚持精料方针高炉生产的实践证明,坚持高炉入炉原料的“精料化”方针是炼铁生产节能降耗的重要技术手段,尽可能提高烧结矿、球团矿及块矿等入炉含铁原料的含铁品位,通过强化原料系统混匀、中和工序以及稳定生产操作过程等手段减少入炉原料的TFe、碱度波动,控制碱金属及Zn、Pb等有害杂质含量,全面提高入炉原燃料质量, 是炼铁原料精料化的重要目标。

进入本世纪以来,随着国内钢铁产量的大幅度提高,对全球优质铁矿粉的需求呈现爆炸式增长,从而造成品位高、成分均匀的优质矿粉资源越来越少, 不仅国内自产的高质量矿粉稀少、供应短缺,就连曾长期占据我国进口矿市场的澳粉、巴西粉、秘鲁粉等传统优质矿资源也呈现出了很明显的品位下降趋势。针对这种对精料方针极为不利的客观情况下, 应通过完善炼铁系统原料准备环节的生产工艺、加强操作管理等方式,切实提高入炉原料的质量均匀性与稳定性,用入炉含铁原料质量稳定性的提高来弥补品位的下降,从而为高炉工序优化操作创造条件,达到节能降耗的目的。

2.1.2进一步优化炉料结构,提高球团矿入炉比例

对于钢铁联合企业来说,炼铁系统包括焦化、烧结、球团、高炉等铁前全部工序,整个系统的节能工作应以高炉为中心统盘考虑,以降低全系统综合能耗和成本为目的,在高炉入炉含铁原料质量基本稳定的前提下,因炉制宜制定合理的炉料结构是高炉炼铁优质、高产、低耗、长寿的关键,也是降低高炉炼铁工序生产成本的重要手段。我国高炉入炉含铁原料结构一般为: 烧结矿75% 左右,球团矿15% 左右, 生块矿10% 左右。与烧结矿相比,球团矿品位高, 生产过程能耗低,是世界上工业发达国家钢铁企业造块技术发展的主方向,在当前烧结矿品位出现明显下滑的不利形势下,应尽可能提高球团矿入炉比例,从而提高入炉料综合品位,为高炉工序节能降耗创造有利条件。

2. 1. 3提高入炉焦炭质量对于高炉炼铁来说,焦炭是高炉内所有料柱的骨架,焦炭质量的好坏对保证生产过程炉内料柱的透气性和透液性起着决定性作用,将直接影响高炉是否能够顺行,同时对能否提高燃料喷吹比起着关键作用。根据生产实践,应努力提高焦炭M40和热强度,降低M10和热反应性, M10对燃料比的影响很大,焦炭M10的微小波动都将会引起燃料比的明显变化。近年来,随着干法熄焦技术的逐步推广、应用,一大批焦炉由湿法熄焦改为干法熄焦,焦炭的强度和反应性等质量指标得到明显提高。同时,由于我国炼焦煤资源的短缺,推动了捣固炼焦技术的推广和应用,从而提高了国内中、 小型高炉入炉焦炭的整体质量。

2.2优化工艺操作

2. 2. 1维持合理的冶炼强度对于高炉生产来说, 当冶炼强度处于较低的水平时,若小幅度提高冶炼强度,可以提高利用系数和生铁产量,但是应注意燃料比是否上升,并有可能会对生产稳定及高炉寿命产生不利影响。过去,我国有相当部分的中小型高炉为片面追求高产,曾长期采用高冶炼强度的操作方针。生产实践表明,高炉应进行中等冶炼强度操作,特别是对于大中型高炉来说,当冶炼强度保持在1. 2t / m3·d左右时,可实现在较低燃料比同时获得最佳技术经济指标,若继续提高冶炼强度,产量可能会得到小幅度的提升,但焦比、燃料比会明显增加, 成本升高。目前,首钢京唐5 500 m3高炉综合冶炼强度控制在1. 10 t/m3·d左右,利用系数为2. 3t/ m3·d左右; 沙钢5 800 m3高炉冶炼强度控制在1. 15 t / m3·d左右,利用系数平均为2. 4 t/m3·d。

2. 2. 2降低燃料比高炉固体燃料消耗占整个炼铁工序能耗的75% 以上,我国先进水平的高炉燃料比在490 kg /t左右,而国际先进水平的燃料比在450 kg / t以下,两者相比仍有较大的差距。我国部分特大型高炉的装备水平已居世界前列,包括燃料比在内的各项经济技术指标具备达到世界先进水平的潜力。因此,在高炉冶炼强度达到规定的水平后, 应根据“利用系数 = 冶炼强度 ÷ 燃料比”这一高炉炼铁基本理论,努力通过控制燃料比来提高高炉利用系数,在降低炼铁固体燃料消耗的同时增加生铁产量。

2. 2. 3提高并稳定风温热风带入高炉的热量占高炉冶炼热量总收入的20% 左右,正常情况下,风温每提高100℃,可以降低燃料比15 kg /t左右。提高风温是降低焦比和燃料比的重要途径,应通过改进热风炉结构、助燃空气和煤气双预热、减少管路及风口的风温损失等措施尽可能提高入炉风温。目前,我国大中型高炉的风温已基本稳定在1 200 ℃ 以上,部分企业已达到1 250 ℃ 左右。在实际操作中,要注意在保持高炉顺行的情况下稳定提高风温, 当风温达到较高的水平后,不要轻易地进行降低风温操作。同时,要根据设备情况,不断探索和优化操作,采取更加合理的烧炉、换炉及送风制度,在保证拱顶寿命的前提下,尽可能缩小拱顶温度和热风温度的差值,不要随意调整风温,尽可能减小风温波动。

2. 2. 4适宜的高喷煤量作为高炉炼铁工序的重大技术进步,高炉喷吹煤粉是炼铁系统节能的中心环节,由于煤粉制备及喷吹工序的能耗远远低于焦化工序能耗,用煤粉代替部分焦炭可大幅度地减少焦炭用量,降低生铁成本。实际生产表明,高炉用煤粉代替焦炭,每喷吹1吨煤粉可降低炼铁系统能耗约70 kgce /t左右。因此,在过去的一段时间里,我国大部分钢铁企业曾盲目地追求高喷煤比,以实现高产,部分高炉曾达到200 kg /t的喷煤量。宝钢高炉喷煤量曾经超过250 kg /t,在燃料比没有上升的情况下,成功降低了焦炭消耗。但是随着原料条件及冶炼强度的变化,各企业已不再片面追求高喷吹比,转而在降低综合燃料比上下功夫,努力提高煤粉在炉内的利用率,维持较高的置换比。因为虽然煤粉可以代替部分焦炭作为炉内热量的来源并提供部分还原气氛,但是过高的喷煤量将会影响炉内料柱的透气性,当喷煤量达到一定的程度后,如果焦比没有相应地下降,这说明煤粉在炉内的燃烧可能不完全,从而出现因片面提高煤比造成的燃料比升高,因此高喷煤比的最佳临界点应该是提高喷煤量之后, 炼铁燃料比并没有升高。

2. 2. 5高富氧率近年来,作为高炉强化冶炼、增产节焦的重要技术手段,富氧鼓风得到了大规模的推广应用。鼓风富氧率每增加1% ,可以增加喷煤量12 ~ 13 kg /t,燃料比将下降0. 5% 左右,增产2. 5% ~ 3% 。目前,我国先进水平的高炉富氧率已达到5% 左右,沙钢5 800 m3高炉富氧率曾达到8% 以上,对降低燃料比、提高产量起到了积极的作用。

2. 2. 6高顶压炉顶煤气压力每提高10 k Pa,高炉可增产1. 9% ,燃料比约下降0. 3% ~ 0. 5% 。因此, 在设备条件允许的情况下,提高炉顶压力,煤气在炉内停留的时间延长,煤气流速降低,煤气流稳定性得到一定程度的提高,与矿石的接触时间及反应会更充足、充分,提高了煤气、燃料在炉内的利用率,促进了间接还原,有利于高炉的稳定顺行和焦比降低,为炼铁生产过程减少波动提供了保障。目前,我国大型高炉炉顶压力均已达到200 KPa左右,为生产过程的稳定和后续炉顶压力的充分利用创造了条件。

2.3高炉大型化

大型高炉装备完善,热交换充分、煤气利用率高、热量损失少、系统能效高,具备实现高富氧、高风温、大喷煤、高顶压的能力。高炉容积越大,其相对占地面积小,单位投资成本越省,生产稳定、指标先进,生产效率越高,能耗越低,污染物排放少,寿命长,生产成本低。同时,由于环保标准的不断提高, 高炉大型化是国内外高炉炼铁的必然发展趋势。 2009年,国家制定钢铁产业振兴规划时,进一步将高炉淘汰标准提高到1 000 m3,此后,我国炼铁高炉大型化取得了较快的进展,新建高炉炉容基本都在2 000 m3以上,随着首钢京唐5 500 m3、沙钢5 800 m3等一批特大型高炉相继建成投产,我国炼铁高炉大型化取得了与世瞩目的成就。但是,整体来看,由于1 000 m3以下的高炉数量仍占2 /3左右,特别是还有相当一部分450 m3以下高炉仍在生产,造成我国炼铁产能分散较严重,平均能耗较高。因此,用新建大型高炉来强制替代并淘汰小型高炉的落后产能是高炉炼铁工序实现大幅度节能减排的重要手段, 也是高炉炼铁生产向高效化、清洁化发展的重要步骤。

2.4重视二次能源的回收利用

2. 4. 1全面采用高炉炉顶煤气余压发电( TRT) 技术近年来,作为高炉炼铁工序能源综合利用及节能的重要技术手段,高炉炉顶煤气余压发电技术 ( TRT) 是国际上公认的有价值的二次能源回收装置,得到了普遍的推广和应用。采用TRT装置,吨铁可以产生电力40 k W. h左右,占高炉鼓风系统所需能量的30% 以上。由于TRT发电既不消耗任何燃料,也不产生环境污染,成本低,经济效益十分显著,近年来新建的绝大多数高炉均配套建设了TRT发电系统。

2. 4. 2推广高炉煤气干法袋式除尘技术干法除尘与湿法除尘相比,具有煤气含尘量低、节水节电、 煤气热值高、煤气温度高的明显优点,可以显著提高TRT发电量。采用全干法布袋除尘技术处理后的净煤气含尘量可以降至5 mg /m3以下,煤气温度提高100℃ 以上,TRT发电量增加30% 以上。自上世纪90年代以来,高炉煤气干法除尘作为高炉炼铁工序又一重大节能环保新技术,首先在中小型高炉上得到推广和应用。对于大型高炉而言,由于煤气流量大、压力高、温度波动大、温度控制困难等情况,高炉煤气干法除尘技术发展较慢。进入本世纪以来,国内相关科研院所及环保企业通过对国外相关干法除尘技术的引进、消化吸收和优化,并随着滤袋材质改善、耐热性能提高等一系列关键技术的突破,加上国家环保政策的引导和支持,2003年以后,高炉煤气袋式干法除尘技术逐步在大中型高炉上得到大范围推广,许多原来采用高炉煤气干法除尘的企业已逐步改造为干法袋式除尘。2005年,包钢2 200 m3高炉在国内2 000 m3以上高炉率先配备煤气干法布袋除尘技术; 2009年,首钢京唐公司在5 500 m3高炉上采用煤气全干法袋式除尘技术,创造了高炉煤气全干法除尘技术在特大型高炉上成功应用的世界记录。

2. 4. 3回收热风炉烟气余热现有的热风炉烟道废气温度一般在200℃ ~ 300℃,因废气量大,带走的热量非常多,充分利用这一部分废气的显热通过热交换器来预热热风炉烧炉用的煤气和助燃空气, 可以将煤气和助燃空气温度预热到150 ~ 200℃,明显提高煤气和助燃风温度,减少高炉煤气或者焦炉、 转炉煤气的消耗量,降低热风炉能耗。充分利用热风炉烟气余热回收技术,在单烧高炉煤气条件下,送风温度可以达到1 200℃ 左右,炼铁工序节能10 kgce / t生铁。

2.4.4高炉煤气综合利用

2.4.4.1采取蓄热技术提升高炉煤气燃烧温度

由于高炉煤气的热值一般在3 500 KJ/Nm3左右,属于低热值燃料,燃烧温度低,在大型钢铁联合企业曾长期与焦炉煤气混合使用,以提高燃烧温度和燃烧效率。但是在部分小型钢铁企业,由于没有焦炉煤气等高发热值煤气来源,为了综合利用仅有的高炉煤气,减少放散,先后开发了高炉煤气预热技术,通过预热炉燃烧部分高炉煤气来预热高炉煤气和助燃空气,提高纯高炉煤气燃烧温度,广泛用在烧结点火炉、石灰窑、轧钢加热炉等工序,满足烧结点火、石灰石煅烧以及钢坯加热等的需要。

2.4.4.2高炉煤气燃烧发电

为了充分利用自产高炉煤气,自上世纪80年代起,高炉煤气燃烧发电技术首先在小型钢铁企业得到了较大的发展,随着钢铁企业生产经营形势的严峻,为了减低生产成本,节约能源,高炉煤气发电在各大中型钢铁企业也逐渐得到了普及,特别是与钢铁生产其它环节产生的余热联合使用,大大提高了发电机组的运行稳定性和发电量。

由于高炉煤气锅炉汽轮机发电的工艺热效率只有25% 左右,为了提高能源转换效率,近年来,高炉煤气燃气轮机联合循环发电技术得到了较块的发展,采用燃气轮机技术,高炉煤气热效率可以达到40% 以上,先后在我国宝钢、邯钢、链钢、沙钢、重钢等大型钢铁企业得到了推广应用,在为企业带来可观经济效益的同时,也为国家节能减排政策的落实做出了积极贡献,是高炉煤气燃烧发电的发展方向。

3结束语

( 1) 高炉炼铁作为我国钢铁工业最大的能源消耗工序,必须全方位重视节能降耗工作。

钢铁企业的高炉炼铁优化研究 篇9

钢铁企业中的高炉炼铁是将矿粉、烧结矿、球团矿、熔剂、燃料等运送至高炉, 进行冶炼作业生成生铁 (铁水) 。2011年以来, 随着世界经济的不景气, 国内外钢铁的需求量急剧减少, 这就导致铁矿石的大量积压, 所以钢铁企业面临很大的经营压力。由于含铁原料的大量积压, 使其在成本中所占的比例也在逐步的上涨, 通过换算可知, 以采购时的铁矿石价格, 降低1%的成本相当于提高19 %左右的产量, 现阶段, 由于经济环境的影响, 想提高销售量来缓解经营压力是很困难的, 只有通过降低铁水成本来提高企业产品的竞争力, 可以说降低成本是目前钢铁企业提高效益的最有效的方法。但是钢铁企业作为一个流程工业, 它的生产具有严格的技术要求。如果为了达到降低铁水成本的目的而改变含铁炉料的配比, 将会生产出不合格的铁水, 进而影响到后续钢铁产品的质量。所以我们采用的是有效降低铁水成本的方式。

高炉炼铁所用的炉料包括烧结矿、球团矿、天然块矿、熔剂和焦炭等, 炉料结构对于钢铁企业中的高炉炼铁起到了至关重要的作用。关于炉料结构的研究:吴胜利等人提出了在高炉高温区块矿会与烧结矿发生交互反应, 能够明显改善块矿自身的软熔特性, 且可利用这一交互反应性优化块矿。于勇在烧结、高炉配矿结构优化研究与应用文中提到, 唐钢二炼铁厂以烧结配矿结构优化为主, 高炉配矿结构优化为辅。

基于理论上面的研究, 后来学者们又研究了建立模型, 通过数学计算来模拟实际生产情况, 达到节省成本的结果。梁振在博士论文中针对高炉炼铁系统中, 烧结配料, 高炉布料, 高炉炉况判断以及区域调度分别建立了工艺预测及优化模型。王守海, 张华等针对普通线性规划的高炉炉料结构最小成本控制模型难以适应现有炉料结构、价格变化和现场元素约束模糊化问题, 建立了模糊线性规划的改进模型, 并对其求解算法进行了研究。徐少兵等人以高炉炼铁工艺计算和高炉炉料结构理论为基础, 结合在炉料结构方面的最新科研成果, 建立一套高炉优化配料模型该模型以吨铁成本为目标, 约束条件包括:铁水量, 炉渣条件, 生铁质量, 炉料结构, 高炉许可配入熔剂量。本文基于以上的研究建立高炉优化模型。

二、数学模型

高炉冶炼是将含铁炉料, 包括烧结矿、球团矿、块矿和燃料、焦炭等按一定比例送入高炉, 生产出铁水的过程。建立模型的时候, 由于钢铁厂的铁水产量很大, 如果选择铁水成本最低作为目标函数的话, 会给计算不简便, 因此我们按照一定比例进行缩减, 将生产一吨铁水所需的最小成本作为目标函数, 而这里所说的降低铁水成本是考虑铁水后续正常使用, 也就是铁水的质量合格的前提下进行的。基于以上的分析, 本文建立的高炉炼铁优化模型:

(一) 目标函数。以吨铁成本最低为目标, 建立高炉优化目标函数

函数中的C表示的是高炉生产一吨铁水所需要的成本;N表示的是钢铁厂生产铁水的高炉的数量;N1表示的是高炉生产中需要的含铁炉料的种类, 例如烧结矿, 球团矿和块矿;N2表示的是高炉生产中需要的非含铁炉料的种类。例如煤粉, 焦炭等, 非含铁炉料是用来调节高炉生产中的碱度以及其他必须化学元素的含量等;相应的Pn1表示的是各个含铁炉料的单价;Pn2表示的是各个非含铁原料的单价;MBF则表示的是高炉除去生产原料外其他的费用。

约束条件中主要包括第一, 含铁炉料中的含铁量和生产出的铁水中的含铁量要相等:

其中WN1表示的是含铁炉料的用量, CN1Fe表示对是含铁炉料的含铁量, 等式左边是各种含铁炉料的质量和含铁百分比;WhPI表示的是铁水的生产量, ChFe表示对是铁水的含铁量, 右边表示的是铁水的质量和含铁百分比。

(二) 混合后的炉料碱度值约束。炼铁要求的碱度包括原料中带入的碱性成分与酸性成分的比值是一致的, 参考文献做法, 在此利用二元碱度进行约束:

(三) 各种炉料的供应量以及需求量的上下限。

Q1≤Wn1, Wn2≤Q2

(四) 含铁原料配送不完全问题的处理。

由于钢铁厂中含铁原料到高炉的配送不是完全可达的, 也就是说, 不是每种含铁原料都能够到达任何一个高炉, 因此, 我们在模型中还要考虑不可达矩阵, 本文设定不可达矩阵解决这个问题, 矩阵中设定0和1, 我们以烧结矿到高炉的配置矩阵为例, 0表示烧结矿不可以配置到指定的高炉, 而1表示的是烧结矿可以配置到指定的高炉。球团矿到高炉的配置矩阵也存在配置矩阵。高炉生产接受的烧结矿和球团矿含铁量等于烧结矿和球团矿的含铁量之和, 在此, 我们将高炉炉料协同考虑, 在符合酸碱度等生产指标的前提下, 炉料间的铁量可以互相代替。

其中X (n1, h) 表示的是烧结矿到高炉的配置矩阵;Y (n1, h) 表示的是球团矿到高炉的配置矩阵;Vh_ST表示高炉接受的烧结矿;Vh_PL表示高炉接受的球团矿。

(五) 不等式约束包括烧结矿供应量的非负约束。

X (n1, h) ≥0

球团矿供应量的非负约束:

Y (n1, h) ≥0

另外, 各种原料用量波动控制在2%的误差, 确保对配料进行微量调节, 这样保证生产工艺不做调整。最后模型通过C++实现, 程序设计通过多次迭代达到最优的配料, 实现最低的铁水成本, 在每次迭代过程中设定生产工艺的限制, 使得铁水生产过程符合实际的生产流程, 生产出合格的铁水。

三、计算实例

本文验证数据来自某钢铁厂某月的实际高炉炼铁的生产数据, 由于每个月的天数不一样, 所以核算成统一的30天, 包括高炉的生产量, 每天的产量以及各个高炉需要的含铁炉料和非含铁炉料重量等等。生产原料和产品的价格则按照实际市场价格为准。通过将基准期的数据处理导入到SQL-Server2000数据库中, 程序再调用数据库中的数据进行优化计算, 优化后得出的综合成本报表, 经过验证, 吨铁成本比优化前铁水成本降低了1.48元。

四、结语

钢铁企业生产的铁水要为后续的钢铁产品提供原料, 它的质量好坏关系到后面的生产工作, 因此, 在降低铁水成本的时候要考虑到铁水的质量是不是符合质量标准, 做到有计划的降低铁水成本。

高炉生产是铁水生产中最主要的生产环节, 需要将烧结矿, 球团矿等等含铁炉料协同配送到高炉中, 这时要充分考虑含铁炉料的配置情况。在符合已有的配置矩阵的情况下考虑含铁炉料的协同配送, 这样做可以起到降低铁水成本的目的。

通过熔剂等其他原料的加入, 在符合生产所需的二元碱度的情况下, 降低铁水成本1.48元/吨, 作为年产铁水1000万吨的大型企业来说, 可以为企业带来经济效益1500万左右。最后, 由于模型利用C++编制, 借助程序语言良好的可移植性, 模型也可以应用到其他钢铁厂。

参考文献

[1].吴胜利, 许海法, 汪国俊, 等.现代高炉合理使用天然块矿的基础研究[J].北京科技大学学报, 2007

高炉炼铁设备 篇10

关键词：烧结矿,高炉炼铁,燃耗,FeO含量

要想改善烧结矿质量, 降低高炉炼铁燃耗, 首先需要在进炉前对原料作一定的改变, 使其进炉后的质量发生变化。以唐山国丰钢铁有限公司的高炉炼铁为例, 进炉后, 烧结矿所占的比例为70%左右。只有改善烧结矿的烧结温度和燃烧状态, 提高煤气的利用率, 并且进行间接性还原, 才能提高烧结矿质量, 降低高炉炼铁燃耗。与此同时, 要想进一步提高煤气的利用率, 还需要提高软化温度、降低软熔带高度。

1 合理配矿, 提高烧结矿性能和品质

1.1 原矿特性

仍以唐山国丰钢铁有限公司为例, 该公司的进口矿主要以澳大利亚矿、巴西矿、印度矿为主。不同的进口矿与Ca O开始反应时的温度不同、酸碱环境不同, 生成的铁酸钙的量也不同。

进口矿的地域不同, 烧结性能也不同, 致使烧结过程和烧结结果都不相同。唐山国丰钢铁有限公司主要选用磁铁精矿烧结, 但是要想提高烧结矿品质, 就应该选用一部分巴西矿。由于巴西矿的反应性能较差、价格相对较高, 因此可以搭配一些扬迪矿。这种矿价格比较低, 能够降低烧结成本, 而且无论是黏结性, 还是反应性都比较好;以液体状态出现时, 能够改变烧结矿状态, 提高烧结矿强度。

1.2 合理配矿

表1 所示为澳大利亚矿的成分。

澳大利亚矿1 为纽曼矿, 配加比例在20%左右。配加澳大利亚矿有利于提高烧结矿产量, 但同时也对烧结矿强度造成了影响;澳大利亚矿2 为库里亚诺宾矿, 由于该矿含有一部分镜铁矿, 因此相比于纽曼矿来说, 其烧结性能更差。相关负责人可以通过适当提高配加量、加强对制粒应用的重视来改善最终的烧结质量。此外, 选用澳大利亚矿时需要顾及Al2O3的水平, 将其配加量控制在30%左右。

根据烧结矿黏结相的成本和数量来估算, 巴西矿的配加比例一般在25%左右。巴西矿的含铁度比较高, 但是Al2O3、Si O2的含量比较低, 且在烧结过程中, 熔化和化合的温度相对较高。因此, 在烧结过程中, 可以选用一部分巴西矿来改善烧结矿强度, 提高烧结矿品位。

与澳大利亚矿、巴西矿不同, 印度矿中的白兰矿烧结性能比较好, 果阿矿烧结性能比较差。配加印度矿时需要考虑Al2O3和Si O2的水平, 一般这两者的配加比例在15%~20%之间。

2 优化烧结工艺参数

2.1 控制烧结矿温度

在逐步形成铁酸钙黏结相的过程中, 在不同的温度范围内, 铁酸钙的质量是不同的。当烧结温度为1 210 ℃时, SFCA迅速形成, 形状为针状, 且在高温条件下转化为柱状或者板状。磁铁矿原料的烧结温度在1 230~1 250 ℃之间;赤铁矿原料的烧结温度在1 250~1 270 ℃之间。如果烧结温度超过上述范围, SFCA分解, 转化为C2S、Fe2O3和液相渣。因此, 应该合理选择燃料的配加量, 并在烧结过程中控制最高温度, 以生成最优质的黏结相。

2.2 控制烧结矿碱度

当烧结矿碱度为1.5 时, SFCA的生成量特别少;当碱度达到2.0 时, SFCA的生成量会迅速增加;继续提高碱度, SFCA的生成量增加缓慢。烧结矿碱度会直接影响到SFCA的形态——当碱度相对较低时, SFCA呈柱状;当碱度相对较高时, SFCA呈针状。随着碱度的进一步加大, 针状逐渐变细。当碱度达到一定值后, SFCA与FexO相互作用, 机械强度达到最高。

2.3 强化氧化气氛

只有改善烧结混合料的制粒效果, 才能强化氧化气氛, 增加供氧量, 提高料层的透气性。通常, 我们可以从以下三方面来改善混合料的制粒效果: (1) 在配加富矿粉时, 增加核心颗粒。 (2) 通过提高生石灰的质量来改善制粒效果。 (3) 合理控制水分。在一定程度上, 水分也影响着制粒效果——水分过低会导致制粒效果不好;水分太高又会形成干燥预热带或者过湿带的水分蒸发, 增加气流阻力。

2.4 确保高温持续时间

在进行低温烧结并改变烧结状态的同时, 应该确保高温的持续时间, 以提供适当的过热度, 确保液相黏结周围的物料。

烧结过程以磁矿为主, 铁酸钙在燃烧带上形成。在高温持续的条件下, 大量的铁酸钙生成, 进而促进烧结矿的形成。此时, 黏结性矿物以铁酸钙为主。

2.5 控制Al2O3的含量

由于烧结矿中Al2O3的含量与Si O2的含量有一定的关系, 因此需要合理控制这两者的比例。试验证明, Al2O3含量与Si O2含量的最佳比例在0.1~0.2 之间。当两者的比例在0.2~0.3 之间时, 针状铁酸钙的含量会增加;当两者比例大于0.3 时, 铁酸钙的形状为板状。Al2O3的形态直接决定了SFCA的形成状况。

2.6 控制Mg O的含量

Mg O属于高熔点矿物, 在烧结过程中加入Mg O, 将会生成镁橄榄石、钙镁橄榄石等高熔点矿物。难熔化合物的生成会提升燃烧层的温度、增加烧结矿中FexO的含量, 同时也会使复合铁酸钙矿物的形态发生变化, 不利于形成满意的烧结矿结构, 违背了高品位烧结矿的烧结原理。

2.7 控制Fe O的含量

对于品质高、含硅量低的烧结矿, 可以适当增加Fe O的含量。在低硅状态下, 一部分Fe O以磁铁矿形式存在。磁铁矿具有良好的低温还原粉化性能和强度。一般情况下, Fe O的含量与烧结矿的强度有一定的关系——Fe O含量越高, 强度越高, 但是, Fe O含量过高会影响到烧结矿质量。

2.8 控制低温还原粉化率

在Al2O3含量偏高或者含有Ti O2的情况下, 烧结矿会发生低温还原粉化, 使进口矿粗颗粒比例过高。针对Al2O3含量高的问题, 可以通过降低印度矿比例或减少Ti O2含量比较高的矿的配加量予以解决。进口矿粗颗粒含量比较高时, 需要按照相关标准控制进口矿的进厂比例。

3 结束语

综上所述, 我们可以从以下几方面来改善烧结矿质量, 降低高炉炼铁燃耗:合理配矿, 生产高品位烧结矿;合理控制烧结燃料的配加量、混合料水分、制粒参数等, 生产优质的烧结矿;控制Fe O含量和烧结矿低温粉化率, 提高烧结矿的还原性和透气性。

参考文献

[1]项钟庸, 王筱留.高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践[M].北京:冶金工业出版社, 2007.

低成本高炉炼铁科学化管理与操作 篇11

【摘 要】钢铁厂要想在这个激烈的市场竞争中获取更大的经济效益，其首要条件就是低成本高炉炼铁。本文笔者主要从混合煤粉喷吹、低燃料比的指标控制、高炉灰的回收利用、合理炉料结构等不同方面对低成本高炉炼铁的科学管理和操作进行详细地阐述。

【关键词】低成本；高炉炼铁；科学管理；操作

【中图分类号】TF54【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0515-01

近年来，随着炼铁厂的发展，造成炼铁原燃料的资源比较紧缺，炼铁的成本也在大幅度的上升。随着社会市场需求的逐渐变化，面临这个激烈的市场竞争，钢铁企业要想在此占有一席之地，获取更好的经济效益，其必须要优化原料结构、合理循环地利用炼铁副产品、减少其生产成本、提高其生铁质量，真正实现经济利益的最大化。在本文中笔者主要从混合煤粉喷吹、低燃料比的指标控制、高炉灰的回收利用、合理炉料结构等四个方面对低成本高炉炼铁的科学管理和操作进行研究和分析，充分挖掘在节能降耗中高炉炼铁工序的潜能，最大程度地减少高炉炼铁生产所需的成本。

一、控制高炉低燃料比的指标

把某炼铁厂的2200m3高炉连续六个月的操作生产数据进行整理和分析，将炉矿失常、原料波动比较大等一些相关的异常数据扣除，从而得出燃烧比、入炉焦比、利用系数和高炉喷煤之间的关系（如图1所示），通过图一我们可以得出以下几个结论：第一，该高炉喷煤比<160kg/tHM时，随着喷煤比的提升，其焦比会明显地下降，当高炉喷煤比保持在160kg/tHM左右时，其焦比呈最低状态，而当喷煤比>160kg/tHM时，若提高喷煤比，焦比则呈现一种缓慢升高的趋势；第二，当喷煤比<140kg/tHM时，随着煤比的提升，其燃料比呈现一种下降的趋势，当煤比>160kg/tHM时，随着喷煤比的提高，其燃料比会逐渐地升高，由此可见，当喷煤比保持在140kg/ tHM—160kg/tHM的时候，燃料比则会达到最低；第三，随着喷煤比的不断升高，其利用系数呈现一种先升高后下降的趋势，当喷煤比保持在150kg/tHM—160kg/tHM的时候，其利用系数是最高的。

此外，本文还对2200m3高炉连续六个月生产指标的数据进行了聚类分析，通过焦比、利用系数、燃料比以及喷煤比等各项指标数据划分成为不同的三种状况（如表一所示），整理分析第二类数据所对应的操作参数，制定最佳的操作目标适宜的操作参数的控制范围（如表2所示），通过后期的实践证明，利用表二所制定的参数控制，其高炉燃料比能够长期稳定在490kg/tHM左右，由此可见，该参数为低成本高炉炼铁生产提供了一个可量化操作的依据。

二、混合煤粉的喷吹

减少高炉炼铁生产成本的一个重要举措就是高炉喷煤，为了提高其喷煤量，可以采取富氧混合煤喷吹法，加强在风口回旋区内煤粉的燃烧率，以此提高其喷吹量，达到减少高炉炼铁成本的目的。

（一）进行混合煤粉喷吹工艺的相关依据

对各种煤粉的爆炸性、燃烧性以及可磨性等各种性能进行试验，根据其试验结果以及以前现场所使用的单一煤种的实际情况，选择烟煤和无烟煤的混合喷吹施工工艺，在实验室不同环境中进行混合煤粉喷吹燃烧性能的试验，其不同配合比条件下混合燃烧率的测定结果主要如图2所示。

通过图2我们可以发现，随着烟煤配比的加大，其混合煤的燃烧率也会显著地提高，当烟煤配比提升到67%的时候，相对于单一无烟煤，其混合煤粉的燃烧率提升了大约60%，特别是无烟煤A和烟煤搭配的时候，混合煤粉的燃烧率将会有更加显著的改善，鉴于这种情况，笔者认为在实施混合煤粉喷吹工艺的时候，2200m3高炉可以采用无烟煤A和烟煤的混合喷吹工艺。

要想进一步提高煤粉的喷吹量，其重要的一个措施就是富氧，如图三所示，对两种不同混合煤的不富氧和富氧进行比较，在3%富氧的情况下其燃烧率大约提升到了3%—4%，由此来进行推算，使用3%富氧加上混合煤粉喷吹可以使高炉喷吹的混合煤量提升到160kg/tHM，当喷煤量从以前的120kg/tHM提升到现在160kg/tHM时，能够降低焦比大约32kg/ tHM，在一定程度上能够显著减少高炉炼铁的成本。

三、优化低成本炉料的结构

随着社会经济的快速发展，高炉原燃料的化学成分、冶金性能以及种类等都发生了变化，为了达到优质、低耗、高产以及低成本等冶炼目的，必须要优化高炉炉料的结构。针对该炼铁厂高炉生产指标的实际情况，在符合入炉原料的冶金性能要求上，制定炉料结构优化的相关方案。

针对当前原燃料的采购价格，制定出符合高炉炼铁需求的最低成本炉料结构方案，为原料采购提供相应的依据，其中高炉原燃料的价格和化学成分主要如表1所示，生产1t生铁需要烧结矿、块矿1、块矿2、块矿3、球团1、球团2、球团3、煤粉以及焦炭等各种不同的原燃料用量。通过计算统计可以得知，最低燃料比时其差数的控制范围应该构建相应的约束条件，其主要有以下几点：第一，产量应该保持在1tHM；第二，炉渣的碱度为1.20±0.05；第三，焦炭负荷在4.7±0.3；第四，渣中的Al2O3质量分数为15.4%±0.5%，MgO质量分数为8.3%±0.5%。

四、高炉灰分类回收利用

要想实现低成本高炉炼铁生产，必须要进行除尘灰的科学管理和回收利用，其主要可以采用以下两种方式：第一，因重力除尘灰中含锌量比较少，可以直接返回烧结配料，而干法布袋除尘灰中的含锌量比较高，需要进行脱锌处理后才能返回烧结配料。第二，综合的回收利用，根据国家高炉炼铁生产的相关处理方法，可以选用浮选法来进行除尘灰中炭粉的回收，接着通过磁选或者重选方法来进一步地回收含铁物料，最后对剩余的尾矿进行提取ZnO的处理，将回收的含铁物料和炭粉再进行烧结原料的循环利用，从而实现低成本高炉炼铁的目标。

参考文献

[1] 郭宪臻，沈峰满，关志民等.低成本高炉炼铁科学化管理与操作[J].材料与冶金学报，2011，10（2）：88-92

[2] 高建军，齐渊洪，周渝生等.氧气高炉炼铁技术分析[J].钢铁钒钛， 2012，33（2）：40-45

高炉炼铁设备 篇12

我国钢铁生产突飞猛进, 在2005年生铁产量达到了3.3040亿吨[1], 远远超过世界钢铁大国历史最高产量, 成为世界钢铁生产第一大国。

从我国高炉生产主要技术指标的变化情况来看, 我国高炉生产各方面取得了显著进步, 但在资源和能源利用率、高炉大型化、提高产业集中度以及环保等方面还有很大差距, 有待进一步提高, 努力向钢铁强国迈进[1]。

现代高炉的基本炉料有烧结矿、球团矿和天然块矿3种, 所谓炉料配比就是指上述3中炉料的搭配[2,3]。含铁炉料的合理搭配使用对控制入炉矿品位, 改善原料的冶金性能, 促进高炉炉况顺行等有很大的影响;含铁炉料的合理搭配使用可以提高入炉矿品位, 使熔剂用量和炉渣量减少, 矿石消耗以及单位能量降低等;可以改善原料冶金性能如原料还原性、料柱透气性和造渣性能等;可以促进高炉热制度稳定和高炉炉况顺行, 实现高炉“优质、高产、低耗、长寿、环境友好”的生产方针。

炉料配比受到很多复杂因素的影响, 与炼铁科学技术进步的发展密切相关的。每个高炉的炉料配比都是根据本企业所能获得自然资源的条件 (品级和价格) 、铁矿石的冶金性能和物理化学成分, 以及高炉炼铁成本等方面因素来进行选择的。对于炼铁企业来说, 追求最大的经济效益, 并实现环境友好是其最终目标。因此, 除了技术方面的因素之外, 主要是经济效益的因素影响着高炉炼铁的合理炉料配比[3]。今天我们研究高炉炉料配比的目的在于合理的利用本国和世界的铁矿石资源, 使高炉冶炼技术达到最佳状态, 最终求得最大限度的降低生铁的成本。

我国高炉炼铁是生铁的主要来源, 占总生铁产量的90%以上[4]。对高炉炼铁成本构成进行分析, 以及世界铁矿石资源价格上涨的影响, 可知炉料搭配是否合理对炼铁工序成本影响很大[5]。而以往对炉料结构的研究大多停留在定性分析, 如提出合理的入炉原料就是无熔剂或少熔剂的情况下造出适宜碱度和成分的炉渣、要求具有良好的高温冶金性能, 能在高炉内形成合理稳定的软熔带等等。这些定性分析的确是高炉入炉原料研究的原则, 但是对于钢铁企业来说, 从这些原则中找不到具体的炉料配比[5,6]。

基于此类问题, 本文以成本最优为目标, 提出了高炉优化配矿模型。该模型可快速、准确计算出满足指定约束条件下成本最优又兼顾降低资源消耗和减少环境污染的优化配比方案。高炉优化配矿模型应用于某钢铁企业效果很好, 降低了吨铁生产成本, 节约了资源, 减少了排放, 取得较好的经济效益和环境效益。

1 高炉优化配矿数学模型的建立

1.1 高炉优化配矿模型的设计思路

本模型的设计, 以原料内部价格为基础, 以吨铁成本最低为目标函数, 结合高炉炉料结构的相关知识, 建立几个约束条件[7,8], 通过优化配料模型计算出成本最优的配料方案。

1.2 优化配矿模型描述

高炉炉料配比优化的目标函数可简化为熟料、生料、燃料 (包括焦炭和煤粉) 的总费用, 使这一总成本费用最低的方案即为最优方案。高炉配矿优化模型是采用线性规划方法, 以原料内部价格为基础, 优化入炉原料的配比, 在满足化学成分约束和炉渣碱度约束等条件下, 使高炉炼铁成本费用 (即炼铁成本) 达到最低。模型中所用原料名称及编号和原料所含成分名称及编号, 如表1、表2所示。

1.3 优化配矿计算的数学模型

1.3.1 目标函数

高炉配矿的原料包括烧结矿、球团矿、其他外购铁矿石、焦炭和煤。以内部价格为基础, 有供应量限制, 一吨生铁的成本最低, 即

式中, MinZ表示吨铁最优成本;xi表示第i种原材料的配比百分比;pi表示第i种原材料的单位内部价格 (元/吨) ;aij表示第i种原材料的j元素含量百分比;φ表示铁水中的纯铁含量 (945, 公斤/吨铁水) ;λ4表示铁水收得率系数 (0.963) ;rjt表示焦比 (公斤/吨铁) ;rmf表示煤比 (公斤/吨铁) 。

1.3.2 约束条件

约束条件来自下面几个方面:组分含量下限约束、原料供应量约束、碱度的约束、原料配比百分比的约束等等。

1.3.2.1 组分含量百分比上下限的约束

式中, 分别表示第j种组分含量百分比上限和下限。hjt表示焦炭灰分 (%) ;hmf表示煤粉灰分 (%) 。

1.3.2. 2 原料供应量的约束

生产生铁所消耗的原料应小于等于工厂所能提供的原料量。

式中, QFe表示铁产量 (吨) ;Si表示计划期内第i种原料可供量 (吨) 。

1.3.2. 3 炉渣碱度约束

本模型中采用二元碱度

式中, 分别表示碱度上限和下限要求;hsi表示铁水中Si含量 (%) , 初始值0.45。

1.3.2.4 原料配比百分比上下限约束

式中, 分别表示第i种原料配比百分比的上限和下限要求 (%) 。

2 算例与求解

2.1 算例

根据高炉配矿配比优化模型, 求在满足Tfe成分约束和炉渣碱度限制情况下的最经济配比[5], 并计算其炼铁成本。本文数据来源于某炼铁厂的高炉车间实际生产的炉料数据。下表为高炉数据表输入图, 原料编号1、3、10、11分别表示烧结矿、球团矿、2种外购铁矿石, 原料编号16、17分别为焦炭和煤粉。每种原料的Tfe、Si O2、Ca O、P、S、Mg O、Al2O3化学成分百分含量、原料内部价格和约束限制条件, 均在表3中。

2.2 求解

使用本文建立的配比优化模型进行计算, 将上述数据代入数学模型中, 通过MATLAB软件, 可以计算得到以下结果, 高炉配矿原料配比及成本如表4所示。

2.3 结果对比与分析

将优化前后矿石配比代入相关公式计算得到高炉炼铁相关数据, 如表5。

经表5数据比较分析可知 (以日产量2000 t计算) :

(1) 使用本文建立的高炉集成配比优化模型每吨可节约成本为10.12681元。应用配矿配比优化模型后的炼铁成本每天可节约20253.62元, 其炼铁生产成本降低效果明显。

(2) 矿石单耗可节约29.798 kg, 炼铁矿石原料可节约59596 kg, 节约了资源, 降低了炼铁资源消耗。

(3) 吨铁炉渣量减少了25.8993 kg, 炼铁需处理炉渣量减少51798.6 kg, 减少了高炉炼铁炉渣排放, 降低了废弃物排放对环境造成的影响。

3 结论与展望

3.1

在满足生铁质量要求的前提下, 基于成本最优的配比模型的应用, 降低了炼铁生产成本, 节约了矿石资源, 减少了炼铁生产过程中废弃物的排放, 取得较好的经济效益和环境效益。

3.2

当前世界铁矿石资源价格波动较大, 该模型可以为钢铁企业选择矿石资源和节约成本, 提供理论计算和依据, 实现企业战略目标。

3.3

本文从经济角度研究了高炉炉料配比对高炉炼铁生产的影响, 后面将就高炉炼铁主要辅料在加入的时间、空间、方式等属性不一样, 对主料的资源转化率以及高炉生产资源消耗和环境排放的影响进行研究, 以期在最优成本前提下实现高炉主辅料资源转化率提高。

摘要：我国钢铁生产突飞猛进, 高炉生产在各方面取得了显著进步, 但在资源和能源利用率及环保等方面还有很大差距。本文以成本最优为目标, 提出了高炉优化配比模型, 该模型可快速、准确计算出满足目标要求又兼顾降低资源消耗和减少环境污染的优化配比方案。比较了应用高炉优化配矿模型前后的炼铁成本、矿石单耗和吨铁炉渣量等数据。结果表明, 高炉优化配比模型的应用, 降低了吨铁生产成本, 节约了资源, 减少了排放, 取得较好的经济效益和环境效益。

关键词：高炉炼铁,成本最优,优化配比

参考文献

[1]杜鹤桂.我国高炉炼铁生产现状及未来发展分析[J].鞍钢技术, 2006, 5:1-5.

[2]Kaoru NAKANO;Kohei SUNAHARA;Takanobu INADA.Advanced Supporting System for Burden Distribution Control atBlast Furnace Top[J].ISIJ International, 2010, (50) 7.

[3]宋延琦, 李京社, 唐海燕.新兴铸管高炉炉料结构的优化与研究[J].烧结球团, 2010, 35 (3) :14-16.

[4]梁中渝.炼铁学[M].北京:冶金出版社, 2009.

[5]王炜, 薛正良, 陈畏林.高炉精料与炼铁成本的关系研究[J].中国冶金, 2006, 16 (5) :41-43.

[6]余方超, 王炜.高炉精料对炼铁成本的影响[J].安徽冶金科技职业学院学报, 2008, 18 (4) :8-10.

[7]Shigeru UEDA;Shungo NATSUI;Hiroshi NOGAMI;Jun-ichiro YAGI;Tatsuro ARIYAMA.Recent Progress and FuturePerspective on Mathematical Modeling of Blast Furnace[J].ISIJInternational, 2010, (50) 7.