高炉的结构详解

高炉的结构详解

高炉是炼铁生产的主要设备，它具有产量大、生产率高和成本低的优点，这是其他炼铁方法无法比拟的。

随着炼铁工业的迅速发展，炼铁的不断强化，高炉日趋大型化，有效容积已从近1500立方米增加到5000立方米左右，日产生铁量达到或超过1万吨，同时采用高压炉顶、高风温、综合喷吹和电子计算机控制等新技术，利用系数不断提高，焦比不断降低，可是高炉炉衬工作条件随之发生了重大变化，使其使用寿命降低较多，一般只有5─6年。特别是高炉炉身下部及炉腰、炉腹部委，其寿命就更为短暂。这就说明，炼铁技术的飞跃发展要求耐火材料必须发生重大变革，否则很难石英现代炼铁工艺的要求。

我过高炉距离原冶金部确定的一代炉龄8年不中修，单位炉容产铁量5000吨每立方米的目标要求还有一定的距离。这与高炉各部委耐火材料的选择，耐火材料的各种性能有很大关系。耐火材料寿命不断提高，将直接影响高炉下一代的寿命。所以，一个稳产、高产、顺行的高炉，没有性能优异的耐火材料做坚强的后盾是不行的。

世界各国的炼铁工作者为了提高高炉炉龄，做了大量的工作。主要是进行高炉解体破损调查，探讨炉衬损坏机理，提高砖衬的指令并创造新品种；砌筑综合炉衬；改变或改进冷却系统的结构和材质；加强维护操作和采用不定形耐火材料等。因此，炼铁方面的新技术，耐火材料的新品种不断涌现，由于采用上述新技术措施，目前大、中型高炉炉衬的使用寿命普遍有所提高。

高炉是冶炼生铁的主体设备。他有耐火材料砌筑成竖式圆筒形的炉体，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却壁保护。高炉内部工作空间的形状称为高炉内型，它有炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5段组成。高炉的大小用有效容积来表示，所谓的有效容积就是自出铁口中心线到大料钟下降位置下缘这段有效高度范围内的内部工作空间的体积。

要完成高炉生产，除高炉本体外，还必须有其他的附属设备。

1、供料系统，包括贮矿槽、过筛、输送、称量及上料机等一系列设备。

2、送风系统，包括鼓风机、加湿和脱湿装置、热风炉及一系列管道阀门等设备，主要是连续不断地供给送风。

3、除尘系统，包括粗除尘、半精除尘、精细除尘等设备。其主要任务是保证回收高炉煤气，使其含尘量降到15毫克每立方米，以资利用。

4、渣、铁处理系统，包括炉前出铁场设备、渣铁运输设备、铸铁机生铁炉外处理设备、水渣场机器设备等。主要任务是及时处理渣铁，保证高炉正常运行生产。

5、燃料喷吹系统，包括燃料的制备、贮存、空压机、高压泵和一系列管道阀门输送等。其任务是喷入燃料，降低焦炭消耗。

可见，高炉是一个庞大复杂的设备组合，是一个有上述系统组成的联动机。

一、高炉的构造

由于高炉及其所属系统是一个庞大的系统，每一个环节缺一不可。包括：高炉冷却设备及结构，风口、渣口

及结构，炉顶装料系统及结构，高炉5段式内型。

（一）高炉内型

高炉冶炼过程包含着很复杂的物理化学变化。炼铁原料从高炉炉顶加入后，经过余热、铁氧化物的分解和还原、焦炭的燃烧及造渣等一系列过程之后才能获得生铁，当然每个过程不?--*铝⒌摹?br /> 高炉冶炼过程包括原料准备、鼓风加热、煤气清洗、冶炼过程控制以及炼铁产品处理等环节。高炉冶炼过程的连续性和周期性，决定了高炉的每一个环节出现故障都将会影响整个炼铁生产。

在混凝土基础上设有耐热混凝土基墩，以降低基础混凝土热负荷，并防止烧坏混凝土基础。炉体采用整体钢壳，

可以保证耐火砌体各层操作平台，热风围管也吊挂在横梁上。炉顶有上料设备系统、炉缸部分有渣铁处理系统，还有

送风系统、原料系统、除尘系统等。

高炉比较完善的形式结构是5段式：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。其中，炉喉、炉腰、炉缸军委圆筒形，而

炉身和炉腹则分别为上小下大和上大下小的圆锥台。5段式的炉型结构既满足了炉料下降时受热膨胀而引起体积增大的

需要，同时又适应了炉料的还原熔化以及选渣过程，也适应了煤气上升过程中冷却收缩的情况。实践已经证明，5段式

作为一个现代炉型结构满足了炼铁生产的要求，并取得了明显的效果。

高炉内型作为一个外部条件对冶炼过程确实有很大的影响，现就内型各段在冶炼过程中的特征表现及作用分述如

下：

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，从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为0.69-0.72，其高度在3m以内。正常生产时，炉喉的温度为400─500℃。由于炉料的撞击和摩擦比较剧烈，钢砖一般选用铸钢件。

炉身：主要起着炉料的余热、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。为了是炉料顺利下降和煤气不断上升，炉身要有一定的倾斜度，以利于边缘煤气有适当发展。当炉身角太大的时候，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，以致焦化比升高。因此，合适的炉身角很重要。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。

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，故炉腰直径有逐渐扩大之势。炉腰高的则不易过高，大高炉一般为2m左右，如某1000立方米高炉，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重要环节。

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铁后体积缩小的需要。炉腹，的倾斜度也应适宜。为了改善此处炉料的透气性，炉腹角也又扩大趋势，一般大中型高炉的炉腹角度在80─82度之间。另外，炉腹部位温度很高，并有大量的熔渣形成，所以渣蚀严重，又是高炉部位的一个薄弱环节。

炉缸、炉底：主要起着燃烧焦炭和储存渣铁的作用。随着炼铁强度提高，炉缸直径也在扩大。炉缸部位工作环境最为恶劣。特别是风口区温度是高炉内温度最高的地方，内衬除受