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钢铁行业主要工艺设备简单介绍:

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高炉:

炼铁一般是在高炉里连续进行的。

高炉又叫鼓风炉，这是因为要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的。

这些原料是铁矿石、石灰石及焦炭。

因为碳比铁的性质活泼，所以它能从铁矿石中把氧夺走，而把金属铁留下。

　　高炉的主要组成部分<

　　高炉炉壳：

现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。

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。

炉壳除承受巨大的重力外，还要承受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。

炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。

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　　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。

炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。

炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

炼铁生产工艺流程图<

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。

1、高炉炼铁的冶炼原理（应用最多的）<

高炉冶炼用的原料<

高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。

通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。

为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。

因此，无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。

生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。

下面分别简单予以介绍。

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。

生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。

装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。

在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。

铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。

铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。

煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。

现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。

生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。

锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。

高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

高炉炼铁的特点：

规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。

目前国内单一性生铁厂家，高炉容积也以达到500左右立方米，但多数仍维持在100-300立方米之间，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高炉，其产品质量参差不齐，公布分散，不具有期规模性，更不能与国际上的钢铁厂相比。

加热炉安全操作规程

1.总则

　　1.1本规程适用于燃用高炉煤气设备的操作人员、维修人员、管理人员以及与之有关的人员所必须严格遵守的准则。

　　1.2安全是一切生产活动顺利进行的保证，安全操作规程是安全生产的制度保证，全厂职工必须自觉遵守，树立安全第一的思想。

　　1.3职工必须严格执行三大规程（安全操作规程、设备维护规程、工艺技术规程）以及其他责任制度，遵守劳动纪律。

　　1.4进入车间的所有人员必须按规定穿戴好劳动保护用品。

　　1.5班前、班中严禁饮酒，班中要坚守岗位，集中精力，不准干与本岗位无关的事情。

　　1.6不得擅自操作非本岗位的设备。

　　1.7加热工、煤气设备操作者、维修人员，经过培训考试合格方可上岗操作，未经培训合格，任何人不得操作煤气设备。

　　1.8认真作好交接班，了解上班的生产及煤气设备的运行情况，发现异常及时报告有关人员。

　　1.9加热工、煤气设备操作者要坚守岗位，随时掌握煤气和风的压力及比例。

　　1.10煤气操作人员及其他岗位人员严禁在岗位上打瞌睡、睡觉。

任何人不得在加热炉附近或煤气区域休息、逗留。

　　2.送高炉煤气的操作程序

　　2.1用氮气吹扫高炉煤气管道15分钟。

　　2.2打开眼睛阀组和放散阀，放散高炉煤气

　　2.3防爆试验合格后，依次打开均热段、加热段烧嘴阀门。

　　3.煤气着火事故处理

　　3.1管径在100mm以下的煤气管道着火时，可以直接关闭煤气的阀门。

　　3.2管径在100mm以上的煤气管道着火时，应逐渐降低煤气的压力和流量，通入蒸汽灭火或用湿草袋扑灭，缓慢关闭阀门。

煤气的压力低于100Pa时，严禁突然关闭煤气的阀门，以防回火爆炸。

　　3.3煤气设备烧红时，严禁用冷水骤然冷却。

　　3.4煤气阀门、仪表有专人看管、操作。

　　4.煤气爆炸事故的处理

　　4.1煤气爆炸，未着火，应立即切断煤气的来源，迅速将煤气清理干净。

　　4.2煤气爆炸后着火，应按着火事故处理。

　　5.煤气泄露、中毒的处理

　　5.1发现煤气泄露，先开风扇通风，吹散煤气。

　　5.2一般轻度中毒者，到通风处休息即可。

　　5.3中毒较重者，应通知卫生防护站进行现场抢救。

　　5.4中毒已经停止呼吸，应现场做人工呼吸，并立即通知救护中心、医院。

　　6.非正常状态下停车（一般事故处理）

　　6.1冷却水事故处理

　　6.1.1如果净化循环水压力过低（压力小于0.2MPa或停水），事故水将自动补水增压（阀QF-1自动打开）。

　　6.1.2若水压没有回升，则通知水处理部门检查事故水自动投入系统，并同时检查加热炉闭路循环水系统和开路供水管道有无泄露，将有关情况及时报告调度。

　　6.1.3立即关小煤气调节阀和空气调节阀降低炉温。

　　6.2鼓风机突发性停转：

　　6.2.1立即报告厂调度，通知电工和维修人员。

　　6.2.2鼓风机掉电，看火工监视煤气总管快速切断阀是否自动关闭，若未能自动关闭则马上将加热段和均热段的煤气调节阀关至最小。

　　6.4引风机突发性停转

　　6.4.1立即报告厂调度，通知电工和维修人员。

　　6.4.2将故障引风机的烟气调节阀开至最大，并停炉抢修。

　　6.5煤气压力低

　　6.5.1高炉煤气管道应保持正压操作，否则极易造成负压回火。

总管压力低于4000Pa时，应自动报警。

此时应迅速将均热段和加热段的煤气调节阀关小，同时将空气调节阀关小，保证炉内不断火。

　　6.5.2煤气压力恢复正常后，且炉温在800℃以上时，先打开煤气烧嘴前调节阀（MX-1～14），打开煤气支管调节阀（MT-1、MT-2），打开快速切断阀（KQ-1），重新送气。

若等待时间过长（30分钟以上），经有关领导和技术人员同意后执行停炉措施，吹扫煤气管道。

　　6.6无论何种原因，煤气系统停止工作60分钟以上，重新点煤气时，必须对煤气管道进行吹扫，按点火程序进行点火。

　　6.7与煤气系统有关的设备出现故障，停煤气后，管道内的煤气必须用氮气吹出。

　　7.汽化冷却系统故障

　　7.1汽化冷却系统的给水泵和循环泵用两路电源供电，一路运行，一路备用。

运行电路发生停电事故时，应立即启用备用电路供电。

（2台电动给水泵和2台电动循环泵分别挂在2路电源上。

运行中的泵停电，马上启动备用泵。

）

　　7.2如果两路电源都不能启动，则应快速启动柴油机循环泵和汽动给水泵，保持系统的正常工作。

　　7.3每一周启动一次柴油机循环泵和汽动给水泵，保证柴油机循环泵和汽动给水泵处于良好的工作状态。

　　7.4如果动力厂停软化水，根据停水时间长短，通知加热炉降温或停炉，利用水箱中的水打循环，维持汽包水位正常，并向调度室及有关人员报告。

　　7.5如果汽化冷却系统中的炉内外水管发生崩裂、漏水、漏汽等现象，处理方法如下：

　　7.5.1加强给水，维持汽包水位。

　　7.5.2通知加热炉迅速停炉，降低炉温。

　　7.5.3立即向班长、调度、厂长汇报，组织人员抢修，尽量缩小事故范围，并详细记录保存。

　　8.全厂停电

　　执行高线厂事故停电预案。

　　9.安全操作和检修的注意事项

　　9.1加热工、仪表操作者每班每小时巡检一次，做好原始记录，观察煤气、空气的防爆膜是否正常。

　　9.2加热工检查加热炉，煤气设备周边的CO浓度较高时，应及时向调度汇报，查找原因。

从仪表上观察煤气压力的波动，偏差过大时，应查找原因。

　　9.3煤气区域设置明显的危险标志和规定，提示行人和非操作人员严禁在此逗留。

　　9.4煤气设备应保持正压操作，遇到厂内大、中修或换其他部件时，应切断煤气来源。

用氮气吹扫煤气管道，打开放散阀，关闭眼镜阀。

　　煤气设备维修时，必须确认煤气管道的眼镜阀已经关闭，并用CO检测仪进行测试，无煤气时方可操作。

工作完成之后应清点人员。

　　9.5煤气区域动火，提前一天办理动火证。

　　9.6除焊接煤气管道外，不得在煤气设备上搭接电焊机地线或其他辅助线路。

焊接煤气管道时至少2人。

　　9.7煤气区域不准存放易燃、易爆品。

禁止火种，不准吸烟。

　　9.8非煤气操作人员不得乱动一切电气开关和闸阀。

　　9.9进入煤气区域操作或巡检，必须保证2人以上。

　　10.看火工安全操作规程

　　10.1必须熟悉所涉及设备的安全性能，严禁违章作业。

　　10.2接班后认真检查加热炉各设备（阀门、引风机、鼓风机、水冷件、换向阀、仪表、汽化冷却系统）运行是否正常，发现问题及时通知有关部门处理。

　　10.3看火工操作过程中应密切注意加热炉运行情况，根据煤气和空气的流量、压力，炉膛温度、压力，汽化冷却系统和冷却水系统的各项参数指标正确判断加热炉各设备运行是否正常，发现问题及时处理。

如有异常情况，不能处理时及时向调度汇报。

　　10.4看火工巡检设备时，应随身携带便携式CO报警仪，以防煤气中毒。

先检查便携式CO报警仪能否正常工作，确定能使用后，携带进行巡检。

　　10.5便携式CO报警仪应定期进行检测，如不能正确检测到CO浓度应予以报废。

　　10.6加热炉检修时，应严格按照加热炉开炉、停炉以及煤气操作规程进行操作。

检修时间较长时，应可靠切断煤气，并经常巡视检查是否有煤气泄露。

发现问题应查明原因及时处理，如有异常情况，应向调度反应。

　　10.7看火工观察炉内钢坯加热情况时，应防止加热炉换向燃烧时炉内正压过大造成火焰喷出炉门伤人。

　　10.8加热炉点火操作时，应严格按照《加热炉技术操作规程》《高炉煤气操作规程》进行操作。

当发现炉内火焰熄灭时，应及时切断煤气，并对炉膛氮气进行吹扫，以防重新点火时发生煤气爆炸事故。

　　10.9加热炉煤气警示区域严禁烟火、焊接、吸烟。

　　11.装出料工安全操作规程

　　11.1必须熟悉设备的安全性能，加热技术规程，正确穿戴劳动保护用品，以防高温烫伤。

　　11.2当炉子发出装钢信号时，装料炉门应开启到上极限。

　　11.3当得到轧机发出要钢信号时，应保证出料炉门处于开启状态。

　　11.4上班时严禁串岗，以防煤气泄露中毒。

　　11.5装出料工观察炉内钢坯加热情况时，应防止加热炉换向燃烧时炉内正压过大造成火焰喷出炉门伤人。

高炉煤气又称高炉气，主要成分为CO、CO2、N2等

焦炉煤气又称焦炉气，主要成分是H2、CH4，还含少量C2H4、CO、CO2等。

高炉煤气

　　高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。

铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。

　　这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。

　　这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。

也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。

　　高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:

CO,C02,N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2,N2的含量分别占15%,55%，热值仅为3500KJ/m3左右。

高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。

高炉煤气中的CO2,N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。

高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。

高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。

　　燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞，大量的C02,N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定。

　　高炉煤气中存在大量的CO2L,N2，燃烧过程中基本不参与化学反应，几乎等量转移到燃烧产生的烟气中，燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤。

你要是知道高炉煤气的成分就很容易解释了。

高炉煤气含有23%左右的CO，混入空气后就有了氧气，遇明火就有了爆炸的所有条件，肯定就会爆炸了。

3CO＋Fe2O3＝2Fe＋3CO2

煤气泄漏到空气后遇明火即爆炸，那为什么煤气燃烧时又要用空气助燃？

指炼铁高炉煤气，一些工厂在使用高炉煤气时另加空气管道以助燃，那不是很易发生爆炸吗？

首先：

高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:

CO,C02,N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2,N2的含量分别占15%,55%，热值仅为3500即/澎左右。

其次：

爆炸的概念：

在狭小的空间内剧烈的燃烧。

所以要同时满足两个条件才会爆炸：

1.有限的空间2.要剧烈的反映纯氢没有氧气不可能自已发生反映（就是点不燃）。

所以第二个条件不满足。

是不会爆炸的。

但是混入氧气的浓度足够的话，就可以反映了。

如果氧气混得太多了，氢气太少了。

也不会爆炸。

这就是氢气的爆炸极限：

4.0~74.2%（氢气的体积占混合气总体积比）。

所以，因为煤气中含有氢气，与空气接触的时，氧气浓度达到足够，遇明火爆炸；

而煤气燃烧时，如果不用空气亦是氧气做助燃剂、氧化剂，本身也不能够燃烧。