小高炉不同于“土高炉”,根本的不同点在于:①筑炉方法不同。炉壳用钢板制成,内砌耐火砖,形状呈竖直圆筒状。
②炉役长。一代高炉(从开炉到大修)可连续生产几年到十几年。
小高炉
③生产机械化。从装料、送风、排渣到出铁,整个生产过程基本实现了机械操作,大大减轻了工人的劳动强度,缩短了冶炼时间,提高了生铁产量和质量。④容积大。由于采用了先进的送风加热设备,为加大高炉容积提供了条件。
⑤燃料要求不同。“土高炉”除少数有条件的采用焦炭或煤外,绝大多数使用木炭;炼铁高炉则由于容积大,料柱高,必须使用强度好、低灰、低硫的焦炭。
1960年,全国冶金系统开展技术革新和技术革命,大部分小高炉经过技术改造,实现了风机并联,多嘴燃烧,蒸汽清灰,高效率破碎焦炭、矿石、烧结矿,煤气并联等先进工艺。
1970年1月,一些地区小钢铁厂的小高炉,用钢炉壳取代了过去的砖炉壳。
高炉原料20世纪50年代,炼铁小高炉基本“吃生料” ,原矿品位低,一般含铁在30~40%。如:1971年9月,略阳钢铁厂选矿一系列工程竣工后,韩城铁厂、黑木林铁矿、汉中地区钢铁厂相继建成选矿设备,到80年代入炉矿石品位提高到48%。1970年,略阳钢铁厂用土法生产烧结矿,为土烧结矿生产提供了一定的经验。1978年,宝鸡市红光铁厂在土烧结矿生产的基础上,试验成功“无煤烧结”,在国内推广。1978年1月,略阳钢铁厂建成24立方米烧结机1台。该机采用两台2000×4350圆筒混料机混料,SZK1500×4500热振筛筛分,40立方米带冷机冷却。从此,略阳钢铁厂高炉结束了“吃”原矿和土烧结矿的状况。1985年,冶金厅要求地县小铁厂变土烧为机烧,一些厂开始建设了烧结机;高炉熟料比从1970年的5.4%提高到77.6%。此外,各生产企业在炼铁原料的高(品位高)、小(粒度小)、净(杂质少)、匀(颗粒匀)、熟(提高熟料比)、稳(成分稳定)方面,还采取了其他一些措施。
风温技术1958年,陕西的高炉冶铁采用管式热风炉,风温在400℃左右。1970年,一些小钢铁厂采用考贝式热风炉,风温在600~800℃间。1975年,西安冶金建筑学院为泾阳铁厂设计了球式热风炉(铜川铁厂也建设了这种热风炉),建成投产后,风温达1000℃左右。随后,很快普及了这一技术。1980年10月,略阳钢铁厂将2号高炉的3座内燃式热风炉改为马琴式外燃热风炉,风温亦达1000℃左右。到1982年,全省炼铁高炉的平均风温为937℃。1985年,全省59立方米以下的高炉均采用球式热风炉,59方米以上的高炉采用考贝式热风炉。略阳钢铁厂则采用了外延式热风炉,风温在1000℃左右,最高达到1100℃。煤气净化:小高炉在采用球式热风炉的同时,还采用了煤气除尘净化技术。1976年,泾阳铁厂和铜川铁厂采用布袋除尘工艺。铜川铁厂使用4个1985厘米的圆筒箱体,泾阳铁厂采用4个方箱体,每个箱体内装有玻璃纤维布袋。布袋除尘较湿法除尘节约用水,减少污染,除尘效率高。1981年,略阳钢铁厂在高炉煤气除尘系统中增加了两台电除尘器。[1]1985年,西安冶金建筑学院和山东省有关单位共同研制成JX-I型蓄能反吹式高炉煤气布袋除尘器,在宝鸡红光铁厂、汉中地区钢铁厂试用,效果较好。方法是:向箱体反向供给净煤气,迫使布袋缩瘪,灰尘脱落。
高炉寿命1972年以前,高炉寿命一般在一年左右。1973年10月,略阳钢铁厂首先试用炭捣炉衬。先试验热炭捣,因炭固过程工作条件太差,后改为冷炭捣,高炉寿命延长了两年左右。随后,几个地县铁厂也开始试用此法。1973年12月,略阳钢铁厂改进了炉衬结构,炉底内层采用两层高铝砖,其上为炭捣。炉缸自制不烧炭砖(风、铁口除外),其余用粘土砖;炉底自炉腹趵光面冷却壁,炉腰一层支梁水箱。这一改进使高炉寿命延长到5~6年。1981年后,该厂先后用水冷综合炉底,自焙炭砖内衬砌至炉身1/2处,其余为粘土砖;炉底至炉缸为光面冷却壁,其上至炉身1/2为镶砖冷却壁,高炉寿命延长到9~10年。
炉前铸铁1972年以前,炼铁厂都采用炉前沙型铸铁,型铁表面粗糙,块度大小不匀,事故多,损失大。1972年,略阳钢铁厂设计制造成一台单链铸铁机,从此结束了陕西省炉前沙型铸铁的历史。1975年,该厂又把单链带改为双链带。1974年,宝鸡红光铁厂炉前小型铸铁机建成投产。
此外,其他机械佬、自动化亦不断实现。1958年,高炉冶铁上料基本靠人挑车推,配料靠人工磅秤。1959年,西安八一铁厂28立方米高炉率先采用皮带输送机上料,开始了上料机械化。到1985年,炼铁高炉的上料系统基本实现了机械化、自动化,部分高炉还采用微机控制和自动称量。
小高炉烟尘弥漫,对周围环境影响较大,严重干扰居民生活。小高炉在生产过程中,若无环保设备,排放大量有毒的废气、废渣和废水,直接威胁到人的健康和生命;其次,大部分非法冶炼企业高炉容积小,装备比较落后,属于淘汰产业之列。非法小高炉无烟气净化措施,氟污染严重,难以治理,“三废”排放严重超标。另外,由于这些非法小高炉生产工艺没有实现与正规冶炼工序的热装热送,热能利用效率低,浪费能源。
气体回收河南治理小高炉使用了煤气化,加设陶瓷热风炉,然后对排放的余热进行有效回收利用。
烟气余热回收途径通常采用二种方法:一种是预热工件;二种是预热空气进行助燃。烟气预热工件需占用较大的体积进行热交换,往往受到作业场地的限制(间歇使用的炉窑还无法采用此种方法)。预热空气助燃是一种较好的方法,一般配置在加热炉上,也可强化燃烧,加快炉子的升温速度,提高炉子热工性能。这样既满足工艺的要求,最后也可获得显著的综合节能效果。
此外国内从五十年代开始在小高炉上采用预热空气的预热器,其中主要形式为管式、圆筒辐射式和铸铁块状等形式换热器,但交换效率较低。八十年代,国内先后研制了喷流式,喷流辐射式,复台式等换热器,主要解决中低温的余热回收。在100度以下烟气余热回收中取得了显着的效果,提高了换热效率。但在高温下仍因换热器的材质所限,使用寿命低,维修工作量大或固造价昂贵而影响推广使用。
21世纪初国内河南省巩义市终于研制出了陶瓷换热器。其生产工艺与窑具的生产工艺基本相同,导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷换热器放置在小高炉烟道出口较近,温度较高的地方,不需要掺冷风及高温保护,当小高炉温度1250-1450℃时,烟道出口的温度应是1000-1300
℃
,陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃
,将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧,这样直接降低生产成本,增加经济效益。陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展,因为它较好地解决了耐腐蚀,耐高温等课题,成为了回收高温余热的最佳换热器。经过多年生产实践,表明陶瓷换热器效果很好。它的主要优点是:导热性能好,高温强度高,抗氧化、抗热震性能好。寿命长,维修量小,性能可靠稳定,操作简便。是目前回收工业窑炉高温烟气余热的最佳装置。
陶瓷换热器可以用于冶金、有色、耐材、化工、建材等行业主要热工窑炉,正在为世界的节能减排事业作出了巨大的贡献。
提高质量如何提高小高炉生铁质量
根据张家口市的经验,要从原料管理、炉前操作、设备维修三个方面下功夫,其中加强原料管理尤为重要。提高生铁质量的中心要求就在于最大限度地降低生铁中的含硫量。硫,来自焦炭,来自矿石,要消除它,首先应当把住原料关,限制它入炉。这同卫生工作贯彻“以预防为主”的方针一样,防的工作做好了,治疗的任务就大大减少了;从原料上把硫消除到最低限度,冶炼中的脱硫就比较好办了。在冶炼前脱硫,矛盾是单一的,操作简单,事半功倍;把大量硫分带到炉内去处理,就要引起炉内造渣配料上一系列的变化,就比冶炼前脱硫复杂得多。许多地方小高炉的成功经验表明:原料管理的基本要求是“粗粮细作”,“细粮精作”,让高炉吃细粮、吃熟料。做到了这一些,生铁质量的提高就有了最基本的保证。但这必须进行一系列的细致的工作。
除了采煤、洗煤、炼焦、采矿、选矿、烧结各个环节上都要努力提高产品质量以外,从炼铁厂来说,主要是抓住焙烧、破碎、洗选、过磅、上料五个环节,除掉泥、土、沫、杂(杂质)“四害”,实行粒度分级、质量分类、混匀储存、以炉定料、加强炉料化验。上面说的这些措施是提高生铁质量、增加生铁产量的根本措施。经过层层把关,层层采取措施,把原料中的硫分去掉了绝大部分,其余的硫分要在冶炼过程中去处理。许多地方小高炉的成功经验说明:在冶炼中提高脱硫效率,也就是提高生铁产量的中心环节,是实行高冶炼强度、高风温、大风量的操作方法;其次要加强技术管理,健全操作规程,建立责任制度,树立良好的生产秩序。要保证小高炉持续优质高产,还必须加强设备维修工作,制订合理的检修规程,准备必要的备品、备件,千方百计向事故作斗争。做好了这些工作,就能使机器正常运转,使高炉铁水长流。