第五篇 钢铁工业窑炉.ppt

第五章 钢铁工业窑炉 机电工程学院能源系 第五章 钢铁工业窑炉 本章要点： 高炉冶炼是获得生铁的手段，而转炉则为炼钢车间的主体设备。本章学习的主要目的在于掌握钢铁生产的两大基本炉窑（高炉与转炉）的工作原理、窑炉结构、工作特点，为现代冶金工业的优质高效、长寿节能、清洁生产和过程自动设计奠定基础。 第一节 炼铁高炉 高炉冶炼主要以铁矿石（天然富矿、烧结矿和球团矿）为原料，以焦碳、煤粉、重油、天然气为燃料和还原剂，以石灰石为溶剂，在高炉中通过燃料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁元素造渣等一系列复杂的物理化学过程，生产主要产品生铁，副产品是炉渣、煤气和一定量的炉尘(瓦斯灰)。 高炉的五大系统 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。 高炉炼铁的原料 　　 （1） 铁矿石：（一般为赤铁矿、磁铁矿）提供铁元素。 　 （2） 焦炭：提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。?? 　　 （3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石） ，使炉渣熔化为液体； 去除有害元素硫（S）、除去杂质。 （4）空气：为焦碳燃烧提供氧、提供热量。 上料皮带 炉顶布料 称量料斗 热风炉 送风系统 高炉本体平台构成 高炉本体包括高炉基础、钢结构、炉衬、冷却装置，而高炉本体设计是最为关键的部分。所谓五段式结构，自高炉底部死铁层以上的部位，依次为炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉。 1.高炉有效容积和有效高度 我国习惯地规定: 有效容积Vu 100m3, 为小型高炉；Vu =255-620m3，为中型高炉；Vu620m3，为大型高炉。 高炉的有效高度，对高炉内煤气和炉料之间的传热过程有重大影响。有效高度增加，煤气流速与炉料接触机会增加，有利于传热传质，降低能耗。但太高会形成料拱，对炉料下降不利。 高炉有效容积利用系数 高炉有效容积利用系数 式中 ——每立方米高炉有效容积在一昼夜内生产铁的吨数； P——高炉一昼夜生产的合格生铁； ——高炉有效容积，指炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五段之和。 高炉有效容积利用系数是衡量高炉生产强化程度的指标。越高，高炉生产率越高，每天所产生铁越多。目前我国高炉有效容积利用系数为(1.8～2.5)t／(m3·d)，高的可达3.0t／(m3·d)以上。 2. 炉缸 指高炉炉型下部圆筒部分。它的上中下部分分别装有风口，渣口，铁口。炉缸下部容积盛装有液态的渣铁，上部空间为风口燃烧带。风口的数目主要取决于炉容大小，与炉缸直径成正比，还与冶炼强度有关。其数目n的确定可参照如下公式： n = 2( d + 1 ) 中小型高炉 n = 2( d + 2 ) 大型高炉 n = 3d 巨型高炉（4000m3以上） 式中d为炉缸直径，m。 3. 炉腹 位于炉缸上部，呈倒截圆锥形。炉腹的形状适应该部位炉料已熔化滴落而引起的物料体积的收缩，稳定下料速度。由于燃烧带产生的煤气是鼓风量的1.4倍，理论燃烧温度可达1800-2000度，气体激烈膨胀，炉腹的存在适应这一变化。 4. 炉腰 炉腹上部的圆形空间为炉腰，是高炉炉型直径最大部位。它是冶炼的软熔带，炉料的透气性变差，炉腰的存在扩大了该部位的横向空间，改善了通气条件。因此，当冶炼渣量大时，应适当扩大直径。 在炉型结构上，炉腰起承上启下的作用，使得炉腹向炉身过渡来的平缓，减少死角。高度一般取1~3 m之间。炉腰直径与炉缸、炉腹角、炉腹高度有关。 5. 炉身 呈正截圆锥形向下扩张，以适应于炉料向下运动，因温度升高所产生体积的膨胀，有利于减小炉料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。炉身高度占高炉有效高度的50~60%，保障了煤气与炉料之间传热和传质过程的进行。 6. 炉喉 呈圆柱型，它的作用是承接炉料，稳