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焦炉的结构和设备知识《焦炉结构与设备》一、教学内容：（一）、焦炉整体结构概述（二）、护炉铁件（三）、焦炉加热设备（四）、荒煤气导出设备（五）、焦炉机械（六）、附属设备和修理装置二、学习目的：了解焦炉的整体结构，掌握护炉铁件、蓄热室、燃烧室、炭化室及荒煤气导出道的结构。
目录第一章焦炉整体构造一、焦炉炉型的分类二、现代焦炉的结构1.1 炭化室1.2 燃烧室1.3 斜道区1.4 蓄热室1.5 小烟道1.6 炉顶区1.7 焦炉基础平台、烟道、烟囪第二章炼焦炉的机械与设备2.1 护炉铁件2.2 焦炉加热设备2.3 荒煤气导出设备2.4 焦炉机械2.5 附属设备和修理装置埋刮板提升机第一章焦炉整体结构一、焦炉炉型的分类：现代焦炉因火道结构，加热煤气种类及其入炉方式，实现高向加热均匀性的方法不同等分成许多型式。
因火道结构形式的不同，焦炉可分为二分式焦炉，双联火道焦炉及少数的过顶式焦炉。
根据加热煤气种类的不同，焦炉可分为单热式焦炉和复热式焦炉。
根据煤气入炉的方式不同，焦炉可分为下喷式焦炉和侧入式焦炉。
二、现代焦炉的结构：（一）、现代焦炉虽有多种炉型，但都有共同的基本要求：1）焦并长向和高向加热均匀，加热水平适当，以减轻化学产品的裂解损失。
2）劳动生产率和设备利用率高。
3）加热系统阻力小，热工效率高，能耗低。
4）炉体坚固、严密、衰老慢、炉龄长。
5）劳动条件好，调节控制方便，环境污染少。
（二）、JN型焦炉及其基础断面图1.1 JN型焦炉及其基础断面现代焦炉主要由炉顶区、炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、烟道区（小烟道、分烟道、总烟道）、烟囪、基础平台和抵抗墙等部分组成，蓄热室以下为烟道与基础。
炭化室与燃烧室相间布置，蓄热室位于其下方，内放格子砖以回收废热，斜道区位于蓄热室顶和燃烧室底之间，通过斜道使蓄热室与燃烧室相通，炭化室与燃烧室之上为炉顶，整座焦炉砌在坚固平整的钢筋混凝土基础上，烟道一端通过废气开闭器与蓄热室连接，另一端与烟囱连接口根据炉型不同，烟道设在基础内或基础两侧。
高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水。
付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。
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。
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。
第二章炼焦炉及附属设备20、我国自行设计的焦炉系列有哪几种？我国自行设计的炉型很多，其中主要有：大容积焦炉、58 型焦炉、66 型焦炉、70 型焦炉、红旗三号焦炉和两分下喷式焦炉等，大、中、小各类型的焦炉均有定型设计，现分别简介如下：( 1 )大容积焦炉：焦炉炉体为双联火道、废气循环、下喷、复热式。
炭化室和蓄热室全部由硅砖砌成，炉头采用直缝砌筑。
燃烧室第l 、2 火道和31 、32 火道之间的隔墙取消了废气循环孔。
边火道的断面比中间火道小，减少了炉头的热负荷，从而提高炉头的温度二循环孔和跨越孔尺寸都有所增大，以增加废气循环量，使高向加热均匀。
在小烟道处采用了不同锥度的扩散形算子砖，以便在上升气流时或在下降气流时气流合理分配。
我国自行设计的大容积焦炉从炉体单元结构上和加热调节等方面基本上达到国外先进水平。
主要参数：炭化室全长：15980mm ；有效长：15140mm炭化室全高：55000mm;有效高：5200mm炭化室平均宽：450mm锥度：70mm炭化室中心距：135Omm炭化室有效容积：35.4m3加热水平：900mm炉墙厚：l05mm立火道中心距：48Omm每个燃烧室火道个数：32设计结焦时间：18h(2 ) 58型焦炉(目前有58 —I型和58—H型两种)：炉型为双联火道、废气循环、下喷、复热式。
其定型设计的炉型有两种，一种年产60万t 焦炭，另一种年产90 万t 焦炭。
主要参数：58—I型的炉组孔数有2X65孔和2X65孔两种。
2X65孔的58 —I型焦炉的主要参数：炭化室全长：14080mm ，有效长：13350mm炭化室全高：4300mm ，有效高：4000mm 炭化室平均宽：407mm锥度：5Omm炭化室中心距：1143mm炭化室有效容积：21.6 m3加热水平：600mm每个燃烧室立火道数：28设计结焦时间：15h2X 42孔的58 —I型焦炉与2X 65孔的58—I型焦炉不同的地方是：炭化室平均宽不是407mm ，而是450mm 。
高炉炉顶设备的安装工艺与调试摘要：在高炉冶炼过程中，炉顶设备既要能使炉料加入炉内并符合布料要求，又要满足长期不间断的生产要求，并能经受住高温、高压及炉尘的冲刷与磨损。
因此，高炉炉顶设备的安装及调试工艺的质量，将直接关系到高炉炼铁的高产与顺产。
本文结合实际工作经验，主要就高炉炉顶设备的安全及调试工艺的相关要点进行了分析与探讨。
关键词：高炉；炉顶设备；安装工艺；调试工艺近年来，随着我国科学技术的进步，高炉冶炼生产的规模及高炉炉容正不断扩大，其技术经济指标也不断提高，而高炉炉顶设备的结构与工艺也出现了很大的改变。
最初的高炉炉顶，为了节约原料和提高炼铁产量，一般采用的是单钟式装料设备，煤气采用管道导出。
然而这种单钟式装料设备，由于频繁装料过程中并不能保证煤气压力的稳定，不仅布料不均匀，而且给正常生产冶炼带来了很多不便。
近年来，我国高炉冶炼中已普遍采用了双钟式炉顶装料设备，其不仅可以改善炉料的分布情况，煤气也可以保证持续供应，而且能有效提高高炉冶炼的质量与产量。
为此，本文也主要分析和探讨的是双钟式炉顶设备的安装及调试工艺。
一、高炉结构概述高炉炼铁生产是一个非常复杂和庞大的系统，其设备主要由高炉本体以及上料系统、供料系统、炉顶装料系统、送风系统、煤气净化系统等辅助设备所组成。
一般而言，在建设投资上高炉本体约占15~20%，各类辅助系统则占据了80~85%左右。
在生产中，高炉本体和各个辅助系统被紧密联系在一起，通过相互配合形成了巨大的生产能力1、高炉本体高炉本体也是冶炼炼铁工艺的主体设备，它是由耐火材料所砌筑成的竖立式圆筒形炉体，并由炉基、炉壳、炉衬、冷却设备以及高炉框架等部分所组成。
其中，炉基采用的是钢筋混凝土和耐热混凝土结构砌筑，炉衬采用的是耐火材料砌筑，其它设备则是金属构件制成。
在高炉的内部共分为5段，在高炉上部设置有炉料的装入口和煤气的导出口，在下部还设置由风口、渣口和铁口。
2、高炉炉顶装料设备炉顶装料系统的主要功能是将炉料装入高炉中，使其在炉内合理分布，并具有防止炉顶煤气外泄的功能。
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2018, 5(2), 107-113Published Online June 2018 in Hans. /journal/menghttps:///10.12677/meng.2018.52015Analysis on the Variation of Domestic Large Blast Furnace and Production IndexJinlin Lu1,2, Xiaolei Zhou1,2*, Guofeng Gao1,2, Zhe Shi1,2, Bangfu Huang1,2, Weisai Liu1,2,Lei Liu1,2, Yingtao Meng1,21Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, KunmingYunnan2Clean Metallurgy Key Laboratory of Complex Iron Resources, Kunming University of Science and Technology, Kunming YunnanReceived: May 25th, 2018; accepted: Jun. 11th, 2018; published: Jun. 25nd, 2018AbstractBlast furnace is a large-scale high-temperature reactor. The size of the effective volume of blast furnace is the most important parameter of the blast furnace, and a reasonable understanding of the inside of the blast furnace is conducive to the realization of the goal of large blast furnace. At the same time, a reasonable inner type of blast furnace is very important for economic and technical index of blast furnace. The inner type of blast furnace is affected by the effective volume of blast furnace, the condition of production and the development of technology. Through the comparison of a large number of blast furnace design parameters, the following development trends are obtained: firstly, the volume of blast furnace is getting larger and larger, and secondly, the ratio of height to diameter is increasing. The smaller the fuel is, the greater the proportion of injected fuel is.KeywordsBig Blast Furnace, BF Iron-Making, Development Trend国内大型高炉内型变化及生产指标卢金霖1,2，周晓雷1,2*，高国峰1,2，施哲1,2，黄帮福1,2，刘维赛1,2，刘磊1,2，孟颖涛1,21昆明理工大学，冶金与能源工程学院，云南昆明2昆明理工大学，复杂铁资源洁净冶金重点实验室，云南昆明*通讯作者。
太原科技大学课程设计任务书学院（直属系）：材料科学与工程学院时间：2011年12月20日学生姓名1234 指导教师678设计（论文）题目3200m3高炉炉体设计原始参数高炉工作日：350天；高炉利用系数：2.0t/m3·d；综合冶炼强度：1.0 t/m3·d设计要求1.根据所学相关基础和专业知识，独立进行课程设计2.在查阅相关文献的基础上，提出合理设计方案。
3.设计要求计算准确，内容完整。
4.设计图纸要用AutoCAD或手工绘制，要能较好地表达设计意图；图面应布局合理、正确清晰、符合有关规定设计计算内容1.高炉的发展概况2.高炉内型尺寸的计算3.高炉耐火材料的选用4.高炉冷却系统的设计与计算5.高炉炉壳的设计设计计算内容1.说明书一份2.高炉炉体结构图一张（A1）主要参考文献［1］李传薪．钢铁厂设计原理．北京：冶金工业出版社，1997［2］罗振才．炼铁机械．北京：冶金工业出版社1997.5［3］万真雅，薛立基．钢铁冶金设计原理．重庆大学出版社，1992.6［4］万真雅，薛立基．钢铁冶金设计原理．重庆：重庆大学出版社，1992.6 ［6］王筱留．钢铁冶金学．北京：冶金工业出版社，1995.12目录摘要....................................................... I I 关键词..................................................... I I 第1章绪论 (V)1.1 我国高炉设备现状 (V)1.2 高炉发展趋势 (VIII)1.2.1 炉容大型化 (VIII)1.2.2 生产高效化..................................... I X1.2.3 高炉自动化..................................... X I1.2.4 炼铁新技术及其展望............. 错误！未定义书签。
高炉内的造渣过程高炉内炉渣的形成高炉造渣过程是伴随着炉料的加热和还原而产生的重要过程——物态变化和物理化学过程。
(1)物态变化。
铁矿石在下降过程中，受上升煤气的加热，温度不断升高，其物态也不断改变，使高炉内形成不同的区域：块状带、软熔带、滴落带和下炉缸的渣铁贮存区，见图1。
图1 高炉断面各带分布图1)块状带。
在这里发生游离水蒸发、结晶水和菱铁矽·的分解、矿石的间接还原(还原度可达30 %~40 %)等现象。
但是矿石仍保持固体状态，脉石中的氧化物与还原出来的低级铁和锰氧化物发生固相反应，形成部分低熔点化合物，为矿石中脉石成分的软化和熔融创造了条件。
2)软熔带。
固相反应生成的低熔，点化什物在温度提高和上面料柱重力作用下开始软化和相互黏结，随着温度继续升高和还原的进行，液相数量增加，最终完个熔融，并以液滴或冰川状向下滴落。
这个从软化到熔融的矿石软熔层与焦炭层间隔地形成了软熔带。
一般软熔带的上边界温度在1100 ℃左右，而下边界温度在1400~1500℃。
在软熔带内完成矿石由固体转变为液体的变化过程以及金属铁与初渣的分离过程：还原出的金属铁经部分渗碳而熔点降低，熔化成为液态铁滴，脉石则与低价铁氧化物和锰氧化物等形成液态初渣。
3)滴落带。
软熔带以下填满焦炭的区域，在软熔带内熔化成的铁滴和汇集成渣滴或冰川流的初渣滴落入此带，穿过焦柱而进入炉缸。
在此带中铁滴继续完成渗碳和溶入直接还原成元素的Si、Mn、P、S等，而炉渣则由中间渣转向终渣。
4)下炉缸渣铁贮存区。
这是从滴落带来的铁和渣积聚的地区，在这里铁滴穿过渣层时和渣层与铁层的交界面上进行着渣铁反应，最突出的是Si氧化和脱硫。
(2)炉渣形成过程。
块状带内固相反应形成低熔点化合物是造渣过程的开始，随着温度的升高，低熔点化合物中呈现少量液相，开始软化黏结，在软熔带内形成初渣，其特点是FeO和MnO含量高，碱度偏低(相当于天然矿和酸性氧化球团自身的碱度)，成分不均匀。
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。
【1】
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。
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3．0～3．6 m。
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。
从高炉里放出来的铁水可以直接用来炼钢或铸成铁锭或铸件。
炉渣可以作为水泥、渣砖等的原料。
从高炉顶放出的一氧化碳、二氧化碳和氮气混合气体叫高炉煤气。
高炉煤气里含有大量灰尘和有害气体，必须经过净化处理，以防止污染环境。
