高爐煉鐵工藝分析與相關設備的維護措施芻議

高路路+張繼沛+尹奎升+婁振國

摘 要：由于高爐煉鐵具有生產持續性很強的特點，且各種設備長期處于高溫、高壓和多塵的環境中，都容易導致設備的損壞，甚至引發安全事故。本文結合實際工作經驗，分析了高爐煉鐵主要工藝流程，并著重就相關設備的維護措施進行了分析與探討。

關鍵詞：高爐煉鐵；工藝技術；設備維護

一、高爐煉鐵的工藝流程分析

高爐煉鐵生產是一個非常復雜和龐大的系統，其設備包括了高爐本體以及上料系統、供料系統、裝料系統、送風系統、煤氣凈化系統等輔助設備所組成。一般而言，在建設投資上高爐本體約占15～20%，各類輔助系統則占據了80～85%左右。在生產中，高爐本體和各個輔助系統被緊密聯系在一起，通過相互配合形成了巨大的生產能力。

（一）高爐本體

高爐本體也是冶煉煉鐵工藝的主體設備，它是由耐火材料所砌筑成的豎立式圓筒形爐體，并由爐基、爐殼、爐襯、冷卻設備以及高爐框架等部分所組成。其中，爐基采用的是鋼筋混凝土和耐熱混凝土結構砌筑，爐襯采用的是耐火材料砌筑，其它設備則是金屬構件制成。在高爐的內部共分為5段，在高爐上部設置有爐料的裝入口和煤氣的導出口，在下部還設置由風口、渣口和鐵口。

（二）供料系統

供料系統的功能是準確、連續、均衡的將合格原料送入到裝料系統中，保證高爐煉鐵的原料需要。它主要由貯礦槽、貯焦槽、給料機、振動篩以及稱量裝置等設備組成。

（三）上料系統

上料系統功能是將料倉輸出的原料、燃料以及熔劑進行系統篩分，然后再按照一定的比例輸入到裝料系統當中，它主要由運料車、卷揚機、斜橋等設備組成。

（四）裝料系統

裝料系統的主要功能是將爐料裝入高爐中，使其在爐內合理分布，并具有防止爐頂煤氣外泄的功能。根據爐頂型式的不同，裝料系統的設備也有所區別。其中，鐘式爐頂的裝料系統主要由受料漏斗、旋轉布料器、料鐘、料斗等設備組成；而無料鐘爐頂的裝料系統，則主要由料罐、密封閥、溜槽等設備所組成。

（五）送風系統

送風系統功能是為高爐煉鐵提高充分、連續的熱風，它主要由鼓風機、熱風爐、管道、閥門等設備所組成。

（六）煤氣凈化系統

煤氣凈化系統的功能是對高爐生產過程中煤氣的回收利用，使車間內含塵量能低于10mg/m3，以滿足生產和人體健康的要求。它主要由重力除塵器（或者是靜電除塵、布袋除塵器）、脫水器、洗滌塔等設備組成。

二、高爐煉鐵中相關設備的維護措施

本文主要以日常生產中，較容易出現損壞問題的爐體和出鐵口為例，就其相關維護措施進行了分析與探討。

（一）爐體的維護措施

為了盡量延長爐體的正常使用壽命，在投產時就應當采用相應的維護措施：

1.建立完善的爐體監控設施

在高爐設計建設時，就應當建立完善的爐體監控設施，以實現對爐體各部位的溫度監測和侵蝕程度的監測。以現代化高爐為例，在爐體上可共設置約20～30層約300多個監測裝置，并將裝置與網絡計算機相連接，以便于遠程實時監控。

2.維持合理的高溫煤氣流分布

在高爐煉鐵生產中，應始終維持合理的高溫煤氣流分布，盡量避免和控制在生產中出現對高爐正常壽命有嚴重影響的邊緣煤氣流。合理的高溫煤氣流分布應力求達到中心開放型，這樣不僅能保證爐況順行、爐溫充沛、煤氣利用效率高，而且對于爐體的爐墻也是很好的保護，既不會對爐墻嚴重腐蝕，也不會結厚。

3.加強爐底冷卻控制，加強熱流強度監控

加強爐底冷卻控制的作用，是使爐體的基礎和爐殼能遠離1150℃等溫線。其中，風冷爐底的溫度適宜控制在250～280℃以下，水冷爐底的溫度則適宜控制在100℃以下，自然通風爐底的溫度則應控制在400℃以下。

由于高爐各部件結構和耐火材料的不同，以及生產條件的差異，都會導致各部件熱流強度有所差別。我們必須密切監控熱流強度的變化情況，以避免熱流強度值超過安全臨界值，而導致部件燒穿的可能。

4.灌漿與噴補

當爐體出現局部侵蝕嚴重時，應當采用灌漿或噴補的方法來恢復爐襯，以改善生產指標，并延長爐體的使用壽命。其中，灌漿維護多在高爐休風期間，從爐殼的外部鉆孔，并插入噴嘴，用泥漿泵壓入膏狀的耐火型泥料，在灌漿前還應測定好灌漿的范圍和噴嘴的數目；而噴補則是在高爐內部往損壞的爐襯上噴補不定形耐火材料的方法。

（二）出鐵口的維護措施

在高爐投產運行以后，由于受到渣、鐵的沖刷以及化學侵蝕，出鐵口附近的磚襯會很快侵蝕，當侵蝕蔓延到冷卻壁附近時，就會對高爐安全生產造成嚴重的威脅。因此，必須對出鐵口采取有效的維護措施，主要包括了以下幾方面：

1.在每次出完鐵以后，應當選擇性能優異的耐火泥，用泥炮將其打入到爐內一定的深度。這樣不僅能起到對孔道的堵塞作用，而且還能在侵蝕部位形成泥包，以彌補鐵口區域磚襯的侵蝕。要求所選擇的耐火泥應具備良好的耐火度與耐侵蝕性，而且還應具備一定的透氣性與導熱性。

2.每次出鐵時，應盡量出凈鐵、渣，通常要求實際出鐵量和理論出鐵量的差值不宜大于15%。但是也不能為了出鐵，而過分噴吹出鐵口，這對于鐵口有著嚴重的損害，尤其是在高壓操作時嚴禁大噴吹鐵口。

3.出鐵口的角度應當設置合理。通過設置合理的出鐵口角度，能使爐缸內留存一定量的殘鐵，不僅能對爐底起到保護作用，而且也可以使出鐵口處的泥包更加穩定堅固。

三、總結

在高爐的日常生產操作中，必須做好對高爐煉鐵相關設備的檢查與維護工作，這不僅有利于延長設備的正常使用壽命，而且能有效保障高爐煉鐵生產的安全性和持續性，從而為企業帶來良好的經濟效益與社會效益。