高炉炼铁工艺分析及其设备维护分析

刘小英

（江西新钢工程技术有限公司，江西 新余 338000）

近几年，呈现出迅猛发展势头的机械化、智能化生产，正在取代手工生产的地位，因此，在工艺持续发展的背景下，以机械制造为代表的诸多行业，均对钢铁提出了不同往日的要求[1]，另外，高层建筑、汽车等行业的进步，同样给钢铁冶炼作业带来了压力，对钢铁冶炼起决定作用的高炉炼铁，自然成为人们关注的焦点，针对其所展开研究逐渐变得全面而深入。

1 工艺分析

在经济水平得到显著提升的当下，冶炼行业也加入了快速发展的阵营，各行各业对钢铁制品所提出需求量，明显较之前更多，钢铁质量需要达到的标准也有所提高[2]。对从事相关工作的单位而言，要想获得更为可观的社会与经济效益，引入先进工艺并对设备加以维护，加深工作人员对设备问题的了解，综合考虑多方因素，明确可使问题得到解决的策略很有必要。

图1 高炉炼铁工艺流程

调查结论表明，以竖炉炼铁为基础所衍生出高炉炼铁，现已成为核心炼铁工艺，全球95%的钢铁，均是经由此项工艺所获得。首先应当明确的是高炉炼铁流程（如图2），先由炉顶对焦炭，铁矿石和石灰石进行装入，再将预热后空气，经由风口向炉内吹入[3]。随着所处环境温度的不断升高，焦炭所含碳与空气所含氧发生燃烧反应，从而生成大量氢气与一氧化碳。在持续上升的过程中，铁矿石所含氧被去除，而还原反应的出现，致使大量铁被生成。炼铁所形成铁水，通常经由铁口流出，这样做可避免炉内受到严重影响的情况出现[4]。石灰石、未经还原杂质，成为炉渣的主要原料，且高炉普遍设有对炉渣进行排出的渣口，由炉顶所排出煤气，再经过全面的除尘处理后，便可作为锅炉，焦炉或是加热炉燃料投入使用，并且满足循环使用的条件。由实践可知，高炉炼铁所产生物质，除生铁之外，还有高炉煤气及高炉渣，对设备进行维护时，这点应尤为注意。

图2 高炉炼铁流程

2 设备维护对策

2.1 常用设备

高炉炼铁所用设备，通常有高炉，送风系统，渣铁系统与功效系统，其中，作为技术设备而存在的是高炉，炉壳为钢板，内衬由耐火砖砌成，由下至上，可将高炉分为五个部分，即炉缸，炉腹，炉腰，炉身与炉喉[5]。现阶段，拥有理想能耗，生产率和经济指标的高炉炼铁，已在大范围内得到推广，并发挥了重要作用。由于高炉炼铁有持续性、长期性的特征，高炉使用寿命往往可达到数十年，定期维护设备，使炼铁作业拥有更为理想的质效，并将生产成本维持在较低水平，其社会价值有目共睹[6]。另外，对高炉进行加热鼓风的热风炉，同样要引起重视，研究表明，利用热风炉，对风温进行提高，既可使煤气热值得到提升，还有助燃空气和预热煤气的作用，定期更新热风炉内部结构，对其效率的提高和寿命的延长有积极作用。

现阶段，引入高炉炼铁工艺的单位，在维护设备方面，通常有较为明显的不足存在，具体表现为：其一，现有管理模式并不适用于自动化设备，且管理模式的更新速度，较设备更新速度略慢。其二，部分单位过于重视炼铁产量，在维护设备方面投入的精力与时间有限，致使设备长时间处于负荷过高的运行状态，问题随之出现。其三，设备故障无法得到根本解决的原因，与前期设计的关系较为密切，也就是说，有不合理设计或是不合规制造存在，均会增加设备出现故障的几率，对多方因素加以考虑，确定与实际需求高度契合的设备，方可使设备效能得到应有发挥。其四，相关单位并未全面落实管理制度、按部就班地完成维护工作，所取得效果自然十分有限。

2.2 维护对策

2.2.1 出铁口

炼铁生产作业告一段落，无论是铁水和炉渣的冲刷，还是有侵蚀效果的化学反应的存在，均会致使出铁口遭受严重侵蚀，若冷却壁所受侵蚀过于严重，其连锁反应便会波及到高炉生产，由此可见，对出铁口进行维护很有必要。第一步，以耐火性为依据，对耐火泥进行选择，完成出铁作业后，经由泥炮向炉内推送耐火泥，形成可使腐蚀情况得到缓解的泥包。对耐火泥进行选择时，工作人员既要对耐火性、耐侵蚀性加以考虑，还应对导热性引起重视。第二步，待炼铁结束，将铁和铁渣出尽，确保实际出铁量和预期出铁量的误差≤15%，当然，工作人员应避免为获得更理想的出铁量，而过渡喷吹出铁口的情况发生，这样做会给出铁口带来严重损害，另外，若所处环境为高压环境，切记不可对出铁口做喷吹处理，致使不必要问题出现。第三步，对多方因素加以考虑，使出铁口角度更为科学，事实证明，拥有科学角度的出铁口，即可使残铁在炉底滞留，又可为炉体提供全面保护，泥包所表现出稳固性，通常会因此而变得更为理想。

2.2.2 送风系统

送风系统运转状态对炼铁质效起决定作用，在确定风口面积时，工作人员应以所掌握数据为参考，通过科学计算的方式，增加风口面积、风速和动能所提出要求的契合度。例如，11.5m直径的高炉，其容积以2500m³最为常见，要想使高炉炼铁长期处于正常运行状态，对送风系统所提出要求，便是风速维持在150m/s至240m/s的范围内，并且鼓风机拥有70kJ至100kJ的动能[7]。除此之外，对富氧状态进行打造的前提，便是送风系统拥有自主调节风量的功能，这就要求工作人员以送风情况为依据，对是否有动能减弱、风速减小等情况存在加以判断，做到及时发现并处理潜在问题，借助鼓风机的力量，夯实高炉炼铁的基础。

2.2.3 炉体维护

炉体维护内容相对繁杂，其中，以下三部分应尤为注意：首先，优化监控系统，促使其朝着更加完善的方向前进。在设计高炉的阶段，设计人员便应将监控体系纳入工作范畴，对高炉炼铁而言，有监测需求的部分有炉体侵蚀情况、内部温度控制，在条件允许的情况下，工作人员应将炉内所安装监控装置的数量控制在300个左右，经由计算机对装置进行连接，使炉体始终处于远程监控状态下。其次，加大冷却炉底的力度，现阶段，投入使用的炉底，在耐热性方面均拥有良好表现，即便如此，长期在温度过高的环境中运行，同样会出现腐蚀的问题，而全面控制炉底冷却，可使上述问题迎刃而解。实践所得经验表明，要想使炉底拥有更长的使用寿命，工作人员应以炉底类型为依据，对其温度进行管控，例如，风冷炉底不应超过260℃，水冷炉底不应超过100℃，而通风炉底不应超过380℃。最后，在开展高炉炼铁作业时，工作人员应确保煤气流的分布均匀，这是因为煤气流不稳定，极易使高炉使用寿命缩短，从而引发不必要的问题。对炼铁作业而言，煤气流的发散形式，通常是由中间发散至四周，这样做可使各部位受热更为均匀，不仅煤气拥有理想的利用率，炉体腐蚀问题也会得到有效解决。

3 结论

通过分析上文所叙述内容可以看出，对高炉炼铁作业而言，要想使设备拥有更为理想的寿命，关键是定期保养并维护投入运行的设备，另外，这样做所带来积极影响，还包括提升炼铁作业安全性，优化炼铁质量与产量，为炼铁行业发展助力，相关单位所获得社会与经济效益，往往也会因此而更贴近预期。