高爐爐料知識(shí)培訓(xùn)課件第一章高爐煉鐵概述高爐煉鐵的基本原理還原反應(yīng)鐵礦石中的鐵氧化物在高溫下被一氧化碳還原成鐵，這是高爐煉鐵的核心反應(yīng)。主要還原反應(yīng)：Fe?O?+3CO→2Fe+3CO?逆流傳熱高爐內(nèi)煤氣上升，爐料下降，形成逆流傳熱過(guò)程，有效利用熱量。熱煤氣預(yù)熱下降的爐料，提高熱效率。分區(qū)反應(yīng)高爐內(nèi)部從上到下可分為預(yù)熱帶、間接還原帶、直接還原帶、熔化帶、燃燒帶，各帶完成不同反應(yīng)。高爐結(jié)構(gòu)與組成爐體結(jié)構(gòu)爐體分為五個(gè)主要部分：爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸，各部分直徑不同，形成特殊的幾何形狀，有利于爐料下降和氣體上升。爐殼與襯磚爐殼由鋼板構(gòu)成，提供支撐力；內(nèi)部襯有耐火磚，抵抗高溫；設(shè)有復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，保護(hù)爐壁，延長(zhǎng)使用壽命。輔助設(shè)備包括供料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、噴吹設(shè)備、煤氣處理系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)等，共同保障高爐的正常運(yùn)行。高爐剖面結(jié)構(gòu)與物料流向第二章高爐爐料種類(lèi)與作用高爐主要爐料鐵礦石燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦燃料焦炭、煤粉熔劑石灰石、白云石鐵礦石種類(lèi)燒結(jié)礦由細(xì)粒鐵礦粉與燃料、熔劑混合燒結(jié)而成，含鐵量通常在55%-65%之間。具有粒度均勻、強(qiáng)度適中、易還原等特點(diǎn)，是現(xiàn)代高爐的主要鐵料來(lái)源，可占入爐鐵料的60%-80%。球團(tuán)礦將鐵精粉制成小球后焙燒而成，球形均勻，直徑通常在8-16mm之間。具有強(qiáng)度高、化學(xué)成分均勻、透氣性好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合大型高爐使用，可提高爐內(nèi)氣流分布。塊礦燃料種類(lèi)焦炭高爐的主要燃料，由優(yōu)質(zhì)煤在焦?fàn)t中高溫干餾制得。在高爐中具有四大作用：提供還原劑CO和熱量構(gòu)成料柱骨架，保證爐內(nèi)透氣性吸收熔化的鐵水中的碳支撐爐料并促進(jìn)鐵水和爐渣分離煤粉噴吹通過(guò)風(fēng)口將粉煤直接噴入高爐，部分替代焦炭。具有降低焦比、提高產(chǎn)量、減少污染等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代高爐煤比可達(dá)150-200kg/t鐵。其他輔助燃料包括天然氣、重油等，在某些地區(qū)被用作輔助燃料噴吹，有助于調(diào)節(jié)爐溫和降低能耗。熔劑種類(lèi)及作用1石灰石(CaCO?)最常用的熔劑，在高溫下分解生成CaO和CO?CaO與礦石中的SiO?結(jié)合形成易熔渣，提高脫硫能力用量：約50-100kg/t鐵純度要求：CaO含量≥50%2白云石(CaMg(CO?)?)提供MgO，改善爐渣流動(dòng)性和黏度特性增加爐渣中MgO含量，保護(hù)爐襯壽命用量：約20-40kg/t鐵MgO含量通常在18%以上3螢石(CaF?)特殊熔劑，少量使用時(shí)能顯著降低爐渣黏度促進(jìn)渣鐵分離，改善爐渣流動(dòng)性用量：約2-5kg/t鐵主要在特殊情況下使用爐料配比原則基本配比參考爐料種類(lèi)典型配比（kg/t鐵）比例范圍鐵礦石總量1500-2000100%-燒結(jié)礦1000-140060%-80%-球團(tuán)礦200-40010%-25%-塊礦0-3000%-15%焦炭400-600-煤粉150-200-熔劑200-400-配比原則根據(jù)礦石品位調(diào)整配比，保證鐵水成分穩(wěn)定控制入爐料的堿度（CaO/SiO?），一般維持在1.0-1.2根據(jù)爐況和產(chǎn)品要求調(diào)整焦比和煤比球團(tuán)礦比例不宜過(guò)高，避免影響透氣性考慮原料成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性平衡第三章高爐煉鐵工藝流程爐料裝入與送風(fēng)爐料準(zhǔn)備按配比準(zhǔn)備燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭等原料，經(jīng)篩分后送至爐頂燒結(jié)礦粒度：5-50mm焦炭粒度：25-80mm爐頂裝料采用無(wú)鐘爐頂或雙鐘爐頂系統(tǒng)進(jìn)行密封裝料料種交替裝入，形成料層分布控制料面高度，保持10-15分鐘一次投料頻率熱風(fēng)送入熱風(fēng)爐預(yù)熱空氣至1000-1300℃，從風(fēng)口送入高爐風(fēng)壓：0.2-0.5MPa風(fēng)量：3000-8000m3/min氧氣富化：2%-8%燃燒與還原反應(yīng)高爐內(nèi)的主要反應(yīng)焦炭燃燒反應(yīng)：風(fēng)口前焦炭與氧氣燃燒C+O?→CO?+熱量CO?+C→2CO（煤氣中CO含量達(dá)25%-30%）間接還原反應(yīng)：上部高爐中的還原反應(yīng)Fe?O?+CO→Fe?O?+CO?Fe?O?+CO→FeO+CO?FeO+CO→Fe+CO?直接還原反應(yīng)：下部高爐中的還原反應(yīng)FeO+C→Fe+CO需要吸收大量熱量，控制其比例很重要反應(yīng)分區(qū)高爐內(nèi)部從上到下可分為：預(yù)熱帶（200-800℃）間接還原帶（800-1000℃）直接還原帶（1000-1200℃）熔化帶（1200-1500℃）燃燒帶（1500-2200℃）鐵水與爐渣排出鐵水與爐渣在爐缸中積累鐵水密度約7.0g/cm3，爐渣密度約2.5g/cm3，兩者自然分層鐵水位于下層，爐渣漂浮在上層，形成明顯界面鐵口開(kāi)啟排鐵每隔4-6小時(shí)開(kāi)啟鐵口一次，鐵水溫度約1450-1500℃鐵水通過(guò)鐵溝流入鐵罐，運(yùn)至鋼廠或鑄鐵機(jī)大型高爐每次可出鐵300-500噸日產(chǎn)量可達(dá)10000噸以上渣口排渣爐渣從高于鐵口的渣口排出，溫度約1400-1450℃主要采用水淬法處理，形成水渣粒，用于水泥生產(chǎn)每噸鐵水產(chǎn)生約300-400kg爐渣高爐煤氣回收利用高爐煤氣是高爐冶煉過(guò)程中的重要副產(chǎn)品，其熱值約為3300-3800kJ/m3，是一種寶貴的二次能源資源。煤氣處理與利用流程除塵處理重力除塵→旋風(fēng)除塵→袋式除塵/電除塵除塵效率可達(dá)99.9%以上回收利用熱風(fēng)爐加熱：約占煤氣總量的30%-40%發(fā)電：燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽鍋爐發(fā)電其他工序加熱：燒結(jié)、軋鋼等工序預(yù)熱鐵水：保持鐵水溫度高爐煉鐵工藝流程示意圖第四章高爐爐料質(zhì)量指標(biāo)與影響冶金性能化學(xué)成分物理性能鐵礦石質(zhì)量指標(biāo)1化學(xué)成分指標(biāo)含鐵量（TFe）：燒結(jié)礦≥56%，球團(tuán)礦≥64%，塊礦≥50%有害雜質(zhì)限量：S≤0.05%，P≤0.08%，As≤0.05%堿金屬含量：K?O+Na?O≤0.3%，影響爐襯壽命氧化鈣/二氧化硅比值：燒結(jié)礦1.5-2.0，影響流動(dòng)性2物理性能指標(biāo)粒度組成：燒結(jié)礦5-50mm，球團(tuán)礦8-16mm抗壓強(qiáng)度：燒結(jié)礦≥1500N/個(gè)，球團(tuán)礦≥2000N/個(gè)抗磨強(qiáng)度：燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度≥75%，球團(tuán)礦≥85%低溫還原粉化率：RDI≤30%，影響透氣性3冶金性能指標(biāo)還原性指標(biāo)（RI）：≥65%，影響還原速度和燃料消耗軟化熔融性能：軟化開(kāi)始溫度≥1100℃，溫度區(qū)間≥200℃荷重軟化試驗(yàn)：壓降≤60%，反映熔化過(guò)程中的透氣性熱態(tài)強(qiáng)度：高溫下維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的能力焦炭質(zhì)量指標(biāo)化學(xué)成分要求成分標(biāo)準(zhǔn)要求固定碳80%-90%揮發(fā)分1%-2%灰分≤12%硫含量≤0.6%磷含量≤0.03%水分≤5%物理性能指標(biāo)1冷強(qiáng)度指標(biāo)反映焦炭在常溫下抵抗破碎和磨損的能力M40（抗碎強(qiáng)度）：≥78%M10（耐磨強(qiáng)度）：≤8%M40越高、M10越低，表示焦炭質(zhì)量越好，更有利于維持爐內(nèi)透氣性2熱強(qiáng)度指標(biāo)反映焦炭在高溫下的性能CSR（熱反應(yīng)后強(qiáng)度）：≥60%CRI（熱反應(yīng)性指數(shù)）：≤30%CSR越高、CRI越低，表示焦炭在高爐高溫環(huán)境中穩(wěn)定性越好其他物理指標(biāo)粒度：25-80mm，大塊率≥85%塊度均勻性：粒度偏差系數(shù)≤10%氣孔率：45%-55%，影響反應(yīng)活性熔劑質(zhì)量要求石灰石質(zhì)量要求CaO含量：≥50%SiO?含量：≤3%S含量：≤0.05%P含量：≤0.02%粒度：10-50mm強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度≥30MPa高品位石灰石可提高造渣效率和脫硫能力，減少熔劑用量。白云石質(zhì)量要求CaO含量：≥30%MgO含量：≥18%SiO?含量：≤4%S含量：≤0.05%粒度：10-50mm強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度≥25MPa白云石中的MgO有助于延長(zhǎng)爐襯壽命，改善爐渣流動(dòng)性。螢石質(zhì)量要求CaF?含量：≥85%SiO?含量：≤5%S含量：≤0.1%粒度：10-40mm螢石作為助熔劑，極少量即可顯著降低爐渣黏度，改善流動(dòng)性。熔劑純度直接影響爐渣性質(zhì)和鐵水質(zhì)量。熔劑中的雜質(zhì)會(huì)增加爐渣量，降低冶煉效率，增加能源消耗。優(yōu)質(zhì)熔劑可以形成理想堿度和黏度的爐渣，提高脫硫效率，降低鐵水含硫量。爐料質(zhì)量對(duì)高爐操作的影響鐵礦石質(zhì)量影響高品位礦石可提高產(chǎn)量10%-15%良好的還原性可降低焦比5%-8%適當(dāng)粒度可改善透氣性，穩(wěn)定爐況低RDI值可減少懸料、塌料等異?，F(xiàn)象焦炭質(zhì)量影響高強(qiáng)度焦炭可提高冶煉強(qiáng)度5%-10%低灰分、低硫焦炭可提高鐵水質(zhì)量良好的CSR值可減少爐內(nèi)異常20%-30%灰分每降低1%，焦比可降低約2%爐料結(jié)構(gòu)影響合理配比可提高產(chǎn)量8%-12%優(yōu)化粒度可降低能耗5%-10%適當(dāng)堿度可改善渣鐵分離效果穩(wěn)定的爐料質(zhì)量可延長(zhǎng)爐役壽命不合格爐料的危害導(dǎo)致透氣性惡化，引起爐溫下降增加懸料、塌料、跑風(fēng)等異常現(xiàn)象提高能源消耗，降低生產(chǎn)效率影響鐵水質(zhì)量，增加后續(xù)處理成本縮短爐襯壽命，增加維修頻率質(zhì)量控制措施建立嚴(yán)格的入廠原料檢驗(yàn)制度實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和質(zhì)量追溯系統(tǒng)根據(jù)質(zhì)量變化及時(shí)調(diào)整操作參數(shù)優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)，平衡性能和成本開(kāi)展質(zhì)量攻關(guān)，持續(xù)改進(jìn)原料質(zhì)量第五章高爐操作要點(diǎn)與安全嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程按標(biāo)準(zhǔn)操作，杜絕違規(guī)行為監(jiān)控工藝參數(shù)實(shí)時(shí)采集溫度與壓力數(shù)據(jù)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)定期檢修，預(yù)防故障發(fā)生處置異常情況迅速響應(yīng)并按流程處理強(qiáng)化人員意識(shí)培訓(xùn)與演練提升安全文化高爐是高溫、高壓、易燃、有毒的特殊設(shè)備，安全操作至關(guān)重要。本章將詳細(xì)介紹高爐的操作要點(diǎn)與安全措施，包括開(kāi)爐與停爐操作、休風(fēng)與復(fù)風(fēng)安全措施、爐況判斷與調(diào)節(jié)、爐前操作與熱風(fēng)爐管理等內(nèi)容，幫助操作人員掌握安全操作技能，防止事故發(fā)生，確保高爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。開(kāi)爐與停爐操作開(kāi)爐操作流程前期準(zhǔn)備爐體檢查：確保耐火材料完好設(shè)備調(diào)試：檢查風(fēng)口、冷卻系統(tǒng)、壓力容器爐料準(zhǔn)備：按比例準(zhǔn)備足量高質(zhì)量爐料烘爐過(guò)程緩慢升溫：按50-100℃/天的速率升溫均勻烘烤：確保爐襯溫度均勻上升總時(shí)間：大型高爐烘爐需2-3個(gè)月裝料點(diǎn)火先裝焦炭形成爐缸焦炭層由下向上點(diǎn)燃，控制風(fēng)量逐步增加裝料量，形成料柱逐步提高產(chǎn)量穩(wěn)步增加風(fēng)量和風(fēng)溫逐漸提高煤氣利用率7-15天達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量停爐操作方法計(jì)劃性停爐主要采用以下方法：1長(zhǎng)期停爐（充填法）先降低風(fēng)量和風(fēng)溫，減少裝料排空鐵水和爐渣后，用細(xì)焦炭充填爐內(nèi)注入氮?dú)庵脫Q煤氣，防止氧化和爆炸2短期停爐（懸料法）保持部分爐料在爐內(nèi)懸空狀態(tài)減少風(fēng)量維持最低熱狀態(tài)適合3-7天的短期停爐3緊急停爐發(fā)生嚴(yán)重設(shè)備故障或安全事故時(shí)執(zhí)行立即停風(fēng)，切斷電源，打開(kāi)放散閥必要時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急噴水系統(tǒng)滅火開(kāi)停爐是高爐操作中最危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格按照規(guī)程操作，確保安全。休風(fēng)與復(fù)風(fēng)安全措施休風(fēng)前準(zhǔn)備休風(fēng)是指暫時(shí)停止向高爐送風(fēng)，是一種臨時(shí)性的停爐措施。休風(fēng)前必須做好以下準(zhǔn)備：提前3-4小時(shí)減少裝料，降低料面減少風(fēng)量，逐步降低風(fēng)溫至700-800℃做好煤氣系統(tǒng)隔斷準(zhǔn)備，檢查放散閥準(zhǔn)備足量蒸汽，用于休風(fēng)期間置換檢查所有安全設(shè)施和應(yīng)急裝置休風(fēng)過(guò)程安全措施防止煤氣爆炸：切斷爐頂與煤氣管道連接，防止空氣倒灌維持爐內(nèi)正壓：向爐內(nèi)通入蒸汽或氮?dú)?，保?.01-0.02MPa正壓監(jiān)控爐溫變化：定期測(cè)量爐壁溫度，防止過(guò)快冷卻防止水冷爆破：保持冷卻水正常循環(huán)，防止凍結(jié)設(shè)置警戒區(qū)：在高爐周?chē)O(shè)置警戒區(qū)，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入復(fù)風(fēng)安全措施復(fù)風(fēng)是指恢復(fù)向高爐送風(fēng)，是一個(gè)危險(xiǎn)性較高的操作。安全措施包括：檢查所有設(shè)備，確保無(wú)漏風(fēng)、漏水點(diǎn)先用冷風(fēng)或低溫風(fēng)吹掃管道，排除可能積存的煤氣按"小風(fēng)量、低風(fēng)溫"原則逐步送風(fēng)待出現(xiàn)煤氣后再逐步提高風(fēng)溫恢復(fù)裝料，控制料面高度監(jiān)測(cè)爐頂煤氣成分，判斷爐內(nèi)狀況休風(fēng)超過(guò)24小時(shí)的，復(fù)風(fēng)時(shí)應(yīng)特別謹(jǐn)慎，風(fēng)量增加速度不宜過(guò)快，復(fù)風(fēng)初期應(yīng)有專(zhuān)人監(jiān)測(cè)爐溫、壓力等參數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)異常立即采取措施。爐況判斷與調(diào)節(jié)爐況判斷方法熱力參數(shù)判斷熱風(fēng)溫度：1000-1300℃為正常爐頂溫度：100-250℃為正常煤氣溫度變化趨勢(shì)反映熱狀況壓力參數(shù)判斷熱風(fēng)壓力：0.2-0.5MPa爐頂壓力：0.1-0.2MPa壓差變化反映透氣性煤氣成分判斷CO含量：22%-28%CO?含量：18%-22%H?含量：2%-4%利用率：CO?/(CO+CO?)=45%-50%鐵水和爐渣性狀判斷鐵水溫度：1450-1500℃爐渣堿度：0.9-1.2渣鐵比：300-400kg/t鐵爐況調(diào)節(jié)措施爐況類(lèi)型表現(xiàn)特征調(diào)節(jié)措施熱爐鐵水溫度高，硅含量高，渣鐵水流動(dòng)性好增加裝料量，降低風(fēng)溫，增加熔劑冷爐鐵水溫度低，硫含量高，渣鐵粘稠減少裝料，提高風(fēng)溫，增加焦比緊爐爐壓高，透氣性差，下料不順調(diào)整粒度，減少細(xì)粉，控制裝料制度松爐爐壓低，煤氣溫高，爐頂溫度高增加細(xì)粒礦比例，調(diào)整布料不均衡爐況爐缸溫度不均，鐵水成分波動(dòng)大調(diào)整布料分布，平衡周邊風(fēng)量爐況調(diào)節(jié)應(yīng)遵循"緩調(diào)慢變"原則，避免操作過(guò)猛引起爐況惡化。通常調(diào)整一項(xiàng)參數(shù)后，應(yīng)等待1-2小時(shí)觀察效果，再?zèng)Q定后續(xù)措施。爐前操作與熱風(fēng)爐管理1爐前操作規(guī)范出鐵操作穿鐵口：使用氧氣-燃料穿孔機(jī)控制出鐵速度：調(diào)節(jié)鐵口大小鐵溝維護(hù)：保持溝道暢通，防止跑鐵堵鐵口：使用泥炮注入耐火泥出渣操作開(kāi)渣口：控制時(shí)機(jī)和流量觀察渣色：判斷爐況渣處理：水淬或風(fēng)冷2風(fēng)口與冷卻壁維護(hù)風(fēng)口檢查每班檢查風(fēng)口燒損情況發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)更換定期清理結(jié)瘤冷卻系統(tǒng)維護(hù)監(jiān)控冷卻水溫度和流量檢查冷卻壁溫度防止結(jié)垢和泄漏3熱風(fēng)爐管理運(yùn)行管理燃燒期：約50-60分鐘送風(fēng)期：約100-120分鐘切換操作：三座熱風(fēng)爐輪換使用參數(shù)控制燃燒溫度：1350-1450℃風(fēng)溫控制：1000-1300℃熱風(fēng)壓力：0.3-0.5MPa爐前操作是高爐生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到安全生產(chǎn)和鐵水質(zhì)量。操作人員必須熟練掌握各項(xiàng)操作技能，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，確保安全高效生產(chǎn)。熱風(fēng)爐管理對(duì)穩(wěn)定風(fēng)溫至關(guān)重要，影響高爐熱狀況和能源消耗。第六章高爐環(huán)保與副產(chǎn)品利用隨著環(huán)保要求的不斷提高，高爐冶煉過(guò)程中的環(huán)保與副產(chǎn)品利用日益受到重視?，F(xiàn)代高爐不僅要追求生產(chǎn)效率，還要實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和資源循環(huán)利用。本章將介紹高爐煤氣除塵技術(shù)、高爐渣的綜合利用等內(nèi)容，幫助學(xué)員了解高爐生產(chǎn)中的環(huán)保措施和副產(chǎn)品價(jià)值，促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。高爐煤氣除塵技術(shù)濕法與干法除塵工藝比較比較項(xiàng)目濕法除塵干法除塵工作原理水洗滌吸附粉塵過(guò)濾或靜電吸附除塵效率≥95%≥99%出口含塵量≤20mg/Nm3≤5mg/Nm3煤氣溫度35-45℃120-150℃水資源消耗高低能源消耗較高較低廢水處理復(fù)雜簡(jiǎn)單設(shè)備投資低高運(yùn)行成本高低現(xiàn)代高爐除塵系統(tǒng)現(xiàn)代高爐多采用"濕法+干法"組合除塵工藝：一次除塵（粗除塵）采用重力除塵+文丘里水洗+旋風(fēng)分離去除煤氣中90%以上的粗粉塵降低煤氣溫度至40-50℃二次除塵（精除塵）采用袋式除塵或電除塵技術(shù)進(jìn)一步去除細(xì)微粉塵煤氣含塵量可降至≤5mg/Nm3除塵灰回收利用含鐵量高達(dá)30%-45%回收處理后返回?zé)Y(jié)使用每年可回收鐵量數(shù)萬(wàn)噸干法除塵技術(shù)已成為高爐煤氣凈化的主流技術(shù)，其節(jié)能效果顯著，除塵效率高，且不產(chǎn)生廢水，符合清潔生產(chǎn)要求。高爐渣的綜合利用水渣水泥生產(chǎn)高爐水渣是水泥生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)原料，可替代部分熟料，生產(chǎn)礦渣水泥。礦渣水泥具有水化熱低、耐腐蝕、耐久性好等特點(diǎn)，適用于大體積混凝土和海洋工程。替代率可達(dá)30%-70%每噸水渣可節(jié)約0.8噸標(biāo)準(zhǔn)煤減少CO?排放約0.7噸礦渣棉生產(chǎn)利用高爐渣的高溫熔融狀態(tài)，經(jīng)離心噴吹制成礦渣棉，是一種優(yōu)質(zhì)的保溫隔熱材料。廣泛應(yīng)用于建筑、冶金、石化等行