高爐煉鐵工藝的系統(tǒng)組成：原料系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、爐頂系統(tǒng)、爐體系統(tǒng)、粗煤氣及煤氣清洗系統(tǒng)、風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)系統(tǒng)、渣處理系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、煤粉制備及噴吹系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)（鑄鐵機(jī)室及鐵水罐修理庫(kù)和碾泥機(jī)室）。高爐煉鐵主要工藝流程如圖1-1所示。
原料系統(tǒng)
（1）原料系統(tǒng)的主要任務(wù)
負(fù)責(zé)高爐冶煉所需的各種礦石及焦炭的貯存、配料、篩分、稱量，并把礦石和焦炭送至料車和主皮帶。
原料系統(tǒng)主要分礦槽、焦槽兩大部分。礦槽的作用是貯存各種礦石，主要包括燒結(jié)礦、塊礦、球團(tuán)礦、熔劑等，其礦槽槽數(shù)及大小應(yīng)根據(jù)各礦種配比及貯存時(shí)間確定，一般燒結(jié)礦貯存時(shí)間不小于10h，塊礦、球團(tuán)礦、熔劑等貯存時(shí)間相對(duì)更長(zhǎng)一些。貯焦槽的作用是貯存焦炭，其槽數(shù)及大小根據(jù)焦比和貯存時(shí)間確定，一般焦炭貯存時(shí)間在8?12h。
（2）礦槽和焦槽的形狀及結(jié)構(gòu)
一般上部為正方體或長(zhǎng)方體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下部為平截錐體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。也有的廠礦槽和焦槽為全鋼結(jié)構(gòu)。焦礦槽一般設(shè)有耐磨襯板，主要有鑄鐵襯板、鑄鋼襯板、合金襯板、陶瓷橡膠襯板、鑄石襯板等。其中，鑄石襯板采用的最為廣泛。
（3）原料來(lái)源及槽上運(yùn)輸方式
燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭分別來(lái)自燒結(jié)廠、球團(tuán)廠、焦化廠，塊礦、熔劑等來(lái)自原料廠，運(yùn)輸方式有膠帶運(yùn)輸機(jī)、汽車、火車和吊車等，后兩者已很少見(jiàn)了，用膠帶運(yùn)輸機(jī)的高爐最多。
（4）原料系統(tǒng)的工藝流程
焦炭、燒結(jié)礦等原料應(yīng)根據(jù)高爐爐料的配比及貯存時(shí)間的要求由皮帶機(jī)等輸送到焦、礦槽，焦、礦槽槽下根據(jù)高爐料批按程序組織供料，供料時(shí)，槽下給料機(jī)將爐料輸送至振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，合格粒度的爐料進(jìn)入稱量漏斗稱量，返礦、返焦，由皮帶或小車輸送到返礦槽或返焦槽，再由皮帶機(jī)或汽車運(yùn)至燒結(jié)廠或焦化廠。爐料在稱量斗按料批大小進(jìn)行稱量后，由主供礦、供焦皮帶輸送至料車或主皮帶，再輸送至爐內(nèi)。為了節(jié)約焦炭資源，返焦一般還進(jìn)行二次篩分，將5mm以上的焦丁回收利用，隨燒結(jié)礦一起進(jìn)入爐內(nèi)，代替部分焦炭。
（5）焦、礦槽的布置形式
焦、礦槽的布置形式多種多樣，采用斜橋料車上料的高爐其焦槽與礦槽一般采用一列式布置，也可以是并列式布置。采用皮帶上料的高爐，其焦槽、礦槽之間一般采用并列式布置，各自形成獨(dú)立系統(tǒng)。就焦槽、礦槽本身而言，可以是一列式，也可以是共柱并列式，實(shí)際情況以一列式布置為主。
（6）現(xiàn)代高爐焦礦槽的技術(shù)特點(diǎn)：
1）完善的篩分設(shè)施，槽下設(shè)置高效的篩分系統(tǒng)，不但焦炭、燒結(jié)礦槽下設(shè)置振動(dòng)篩，許多高爐甚至在球團(tuán)和塊礦槽下也設(shè)置有振動(dòng)篩，盡量減少粉礦、粉焦進(jìn)入爐內(nèi)給高爐帶來(lái)不利影響。
2）燒結(jié)礦分級(jí)入爐，燒結(jié)礦分級(jí)入爐能大大改善高爐透氣性。現(xiàn)代新設(shè)計(jì)的高爐一般均考慮了燒結(jié)礦分級(jí)入爐技術(shù)，大部分設(shè)計(jì)在燒結(jié)廠進(jìn)行分級(jí)，礦槽均配置有相應(yīng)粒度等級(jí)的礦槽。極個(gè)別高爐考慮的是在槽下直接進(jìn)行燒結(jié)礦分級(jí)。
3）焦丁回收，將焦篩下的篩下物進(jìn)行二次篩分，將5mm以上的焦丁進(jìn)行回收，既可改善爐內(nèi)氣流分布，又可節(jié)約寶貴的焦炭資源，可謂一舉兩得。
4）先進(jìn)的稱量系統(tǒng)，現(xiàn)代高爐焦礦槽均設(shè)置有先進(jìn)可靠的稱量系統(tǒng)，對(duì)于斜橋料車上料的高爐，一般均采用集中與分散稱量相結(jié)合的稱量方式。對(duì)于采用皮帶上料的高爐，若采用集中轉(zhuǎn)運(yùn)站，一般采用集中與分散稱量相結(jié)合的稱量方式。若取消集中轉(zhuǎn)運(yùn)站，則一般采用分散稱量方式，兩種稱量方式均進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。
5）全面的除塵設(shè)施，槽上槽下各揚(yáng)塵點(diǎn)均設(shè)置抽風(fēng)除塵，確保焦礦槽的環(huán)保達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
上料系統(tǒng)
上料系統(tǒng)的作用是把貯存在礦槽和焦槽中的各種原料、燃料運(yùn)至高爐爐頂裝料設(shè)備中。高爐的上料方式主要有用斜橋料車和膠帶運(yùn)輸機(jī)兩種：
（1）斜橋料車上料方式
目前，我國(guó)幾乎所有中、小型高爐和部分大型高爐仍采用斜橋料車上料方式。斜橋料車上料方式又分單料車上料和雙料車上料兩種，單料車上料只適用于小高爐使用，已逐步趨于淘汰。300m3以上高爐以采用雙料車上料為主。
1）斜橋料車上料系統(tǒng)工藝組成，主要包括料坑、集中稱量系統(tǒng)、斜橋、料車、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
2）斜橋料車上料方式（雙料車）工藝流程，電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，通過(guò)鋼絲繩帶動(dòng)料車上下運(yùn)行。生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)一個(gè)料車上升到爐頂卸料時(shí)，一個(gè)空料車下降到料坑，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)上料料批要求，將集中稱量斗里的礦石或焦炭裝入料車，裝好料后，卷?yè)P(yáng)機(jī)將料車?yán)翣t頂卸料，同時(shí)，另一個(gè)料車下降到料坑裝料，周而復(fù)始，完成上料過(guò)程。
3）斜橋料車上料工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，當(dāng)采用斜橋料車上料工藝時(shí)，高爐及出鐵場(chǎng)和焦礦槽呈并列布置，卷?yè)P(yáng)機(jī)室一般布置在斜橋下方，也有部分高爐卷?yè)P(yáng)布置在料坑上方。斜橋料車上料工藝簡(jiǎn)單可靠，投資較少。由于焦礦槽系統(tǒng)與高爐間距有限，不利于總圖布置，不利于爐前渣處理設(shè)施和環(huán)保設(shè)施的布置，同時(shí)也不利于各種設(shè)備的檢修。另外，料車上料能力有限，一般2500m3以上高爐，采用斜橋料車上料難以滿足工藝要求。
（2）膠帶運(yùn)輸機(jī)上料工藝
新建大中型高爐多采用膠帶運(yùn)輸機(jī)上料工藝。
1）膠帶運(yùn)輸機(jī)上料工藝組成，主要由皮帶通廊、主皮帶、傳動(dòng)機(jī)房、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成。
2）工藝流程，主皮帶頭部與爐頂設(shè)備相接，尾部與槽下供料系統(tǒng)相聯(lián)系，由傳動(dòng)機(jī)房的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)馬達(dá)共4臺(tái)，同時(shí)工作，當(dāng)其中1臺(tái)故障時(shí)，其余3臺(tái)能滿足正常工作的要求。正常生產(chǎn)時(shí)，槽下設(shè)備、主皮帶、爐頂裝料設(shè)備由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)上料矩陣實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，高爐冶煉所需的各種原料由供礦、供焦皮帶輸送到主皮帶尾部（部分高爐由稱量漏斗直接將原料卸到主皮帶上），然后主皮帶將爐料送至爐頂裝料設(shè)備，爐頂設(shè)備根據(jù)程序進(jìn)行布料。
3）膠帶運(yùn)輸機(jī)上料工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，采用主皮帶上料方式，其缺點(diǎn)是投資較料車上料方式大，但采用此種上料方式，焦、礦槽系統(tǒng)可以遠(yuǎn)離高爐，布置靈活，總圖適應(yīng)性強(qiáng)，可以騰出出鐵場(chǎng)區(qū)域附近的寶貴地方來(lái)布置爐渣處理設(shè)施和除塵環(huán)保設(shè)施，同時(shí)也方便高爐的檢修。另外，膠帶上料能力、趕料能力強(qiáng)，特別適應(yīng)現(xiàn)代高爐高強(qiáng)度冶煉的要求。
爐頂裝料設(shè)備
爐頂裝料設(shè)備的作用是根據(jù)高爐的爐況把爐料合理地分布在高爐內(nèi)恰當(dāng)?shù)奈恢?。爐頂裝料設(shè)備的類型有鐘式爐頂裝料設(shè)備和無(wú)鐘爐頂裝料設(shè)備兩大類。大多數(shù)750m3以下的小型高爐使用鐘式爐頂裝料設(shè)備，大多數(shù)750m3以上的大中型高爐使用無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備。
A鐘式爐頂裝料設(shè)備
（1）鐘式爐頂裝料設(shè)備主要有大、小料鐘和大、小料斗及大、小料鐘卷?yè)P(yáng)機(jī)及布料器等。
（2）鐘式爐頂工作原理，上料時(shí)，關(guān)閉大鐘，料車（鐘式爐頂一般采用料車上料）將爐料斜入大料斗，然后開啟大鐘，爐料卸入小料斗，然后再關(guān)閉大鐘，均壓完畢后再開啟小鐘，通過(guò)布料器，爐料布入爐內(nèi)，然后再關(guān)閉小鐘，進(jìn)行下個(gè)循環(huán)。
（3）鐘式爐頂裝料設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、制造容易、造價(jià)低。其缺點(diǎn)是，設(shè)備笨重，布料效果差，爐頂壓力低，煤氣利用差，新建高爐已幾乎不再采用鐘式爐頂，300m3級(jí)以上的高爐也逐步在大修時(shí)改造成無(wú)鐘爐頂形式。
B無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備
（1）無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備形式，分并罐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備和串罐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備。這兩種形式的裝料設(shè)備各有其優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)其具體情況確定選用何種無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備。
（2）無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備主要有上料罐、下料罐、上密封閥、下密封閥、料流調(diào)節(jié)閥、氣密箱、布料溜槽、均壓設(shè)備等。
（3）無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備工作原理，料車或主皮帶將爐料輸送至上料罐，打開上密封閥后，爐料進(jìn)入下料罐，關(guān)閉上密封閥，進(jìn)行均壓，再打開下密封閥和料流調(diào)節(jié)閥，爐料經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)布料器布入爐內(nèi)，然后關(guān)閉下密封閥和料流調(diào)節(jié)閥，下料罐排壓，再進(jìn)入下個(gè)裝料循環(huán)。
（4）并罐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)，兩罐交替工作，互不影響，裝卸料能力比串罐大；當(dāng)一側(cè)料罐發(fā)生故障時(shí)，另一側(cè)料罐仍能維持生產(chǎn)；由于兩罐固定，設(shè)備檢修不需移罐，設(shè)備維護(hù)檢修工作相對(duì)方便。但并罐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備兩罐均為高壓罐，且設(shè)備幾乎比串罐多一倍，維修量大；布料時(shí)圓周偏析較大，在中心喉管處料流易產(chǎn)生“蛇形”布料；中心喉管及上、下密封閥的磨損相對(duì)串罐較大；投資較串罐無(wú)料鐘設(shè)備貴。
（5）串罐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，下罐為高壓罐，上罐不需均壓，各種設(shè)備僅需一套，比并罐爐頂輕15%?25%，設(shè)備少，維修量?。挥捎谙鹿夼帕峡谠谥行暮砉苷戏?，布料時(shí)圓周偏析小，與并罐比較兩者圓周偏析比約為1:4；由于對(duì)中布料，下密封閥的開閉為兩步動(dòng)作，對(duì)設(shè)備磨損較?。煌顿Y較并罐無(wú)料鐘設(shè)備便宜。但串罐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備同心布置，檢修需移罐，比并罐稍麻煩；上、下罐互相約束，裝卸料能力受到一定影響，要求上料系統(tǒng)能力較大。
總之，無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備具有良好的高壓密封性能，靈活的布料手段，能使高爐充分利用煤氣能，保持高爐順行；同時(shí)運(yùn)行可靠，易損部件少，檢修方便快捷，因此，無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備在現(xiàn)代高爐得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用。
爐體系統(tǒng)
爐體系統(tǒng)是整個(gè)高爐煉鐵系統(tǒng)的心臟部位，其他所有系統(tǒng)最終都是為爐體系統(tǒng)服務(wù)的，高爐煉鐵幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都在爐體完成，爐體系統(tǒng)的好壞直接決定了整個(gè)高爐煉鐵系統(tǒng)的成功與否，高爐一代爐役壽命實(shí)際上就是爐體系統(tǒng)的一代壽命，所以說(shuō)爐體系統(tǒng)是整個(gè)高爐煉鐵最為重要的系統(tǒng)。
爐體系統(tǒng)除了最為重要的爐型外，還包括爐殼、內(nèi)襯、冷卻元件、冷卻介質(zhì)、外部管網(wǎng)以及風(fēng)口、送風(fēng)支管等附屬設(shè)備。
（1）高爐爐型
高爐爐型指的是高爐工作空間的形狀?，F(xiàn)代高爐的爐型為五段式爐型，自上而下由以下五部分組成：爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸。在爐喉上部還有爐頂錐臺(tái)和爐頂鋼圈。高爐結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-2所示。
五段式的爐型既滿足了爐料下降時(shí)受熱膨脹和還原熔化以及造渣過(guò)程的需要，也適應(yīng)了煤氣上升過(guò)程中冷卻收縮的情況。實(shí)踐已經(jīng)證明，五段式作為一個(gè)現(xiàn)代爐型結(jié)構(gòu)滿足了煉鐵生產(chǎn)的需要，并已取得明顯效果。高爐爐型作為一個(gè)外部條件對(duì)冶煉過(guò)程有很大影響，爐型各段在冶煉過(guò)程中的特征表現(xiàn)及作用如下：
1）爐喉，主要起著保護(hù)爐襯、合理布料和限制煤氣灰被氣體大量帶出的作用。在這里形成煤氣流的3次分布，由爐喉煤氣曲線可以從另一側(cè)面看出高爐的冶煉行為。其爐喉形狀大小隨高爐使用原料條件的變化而變化。一般爐喉直徑與爐腰直徑之比（4/D）為0.69?0.72，其高度在3m以內(nèi)。正常生產(chǎn)時(shí)，爐喉溫度為200?500°C。由于爐料的撞擊和摩擦比較劇烈，鋼磚一般選用鑄鋼件。
2）爐身，主要起著爐料的預(yù)熱、加熱、還原和造渣的作用。在這里發(fā)生了一系列的物理化學(xué)變化。為了使?fàn)t料順利下降和煤氣不斷上升，爐身要有一定的傾斜度（通常用爐身角^表示），以利于邊緣煤氣有適當(dāng)發(fā)展。當(dāng)爐身角太大時(shí)，邊緣煤氣不發(fā)展，便會(huì)發(fā)生懸料事故，造成高爐不順行；反之，爐身角太小，大量的煤氣會(huì)從邊緣跑掉，煤氣能量利用變差，礦石就得不到充分的加熱和還原，以致焦比上升。因此，合適的爐身角很重要，一般以80°?85°30′為宜，小高爐的料柱低，為了充分利用煤氣的熱能和化學(xué)能，爐身角應(yīng)稍大些；反之，爐身角應(yīng)稍小些。
3）爐腰，起著緩沖上升煤氣流的作用。爐料在這里已部分還原造渣，透氣性較差，故爐腰直徑有擴(kuò)大之勢(shì)，爐腰高度則不宜過(guò)高，大高爐一般為2m左右，如某廠1000m3高爐，其爐腰高度僅616mm。另外，因?yàn)闋t腰部位的物料沖刷嚴(yán)重，所以爐腰是高爐的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。
4）爐腹，連接著爐缸和爐腰。其上大下小，也正適應(yīng)氣體體積增加和爐料變成渣鐵后體積縮小的需要。爐腹的傾斜度（用《角）也應(yīng)適宜。為了改善此處爐料的透氣性（該部位既有液態(tài)的渣鐵，又有固態(tài)的焦炭），爐腹角也有擴(kuò)大的趨勢(shì)，一般大中型高爐爐腹角在76°?82°之間。另外，爐腹部位溫度很高，并有大量熔渣形成，所以渣蝕嚴(yán)重，又是高爐部位的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。
5）爐底、爐缸，主要起著燃燒焦炭和儲(chǔ)存渣鐵的作用。隨著冶煉強(qiáng)度提高，爐缸直徑也在擴(kuò)大。爐缸部位工作環(huán)境最為惡劣。特別是風(fēng)口區(qū)溫度是高爐內(nèi)溫度最高的地方，內(nèi)襯除受高溫作用外，還受渣鐵的化學(xué)侵蝕和沖刷。爐底主要受到渣鐵特別是鐵水的侵蝕，侵蝕形成一般為蒜頭狀爐底。由于爐缸、爐底內(nèi)襯的侵蝕不易修補(bǔ)，所以爐缸、爐底壽命的長(zhǎng)短往往決定著一代高爐壽命的長(zhǎng)短。
高爐爐型是爐體系統(tǒng)的基礎(chǔ)，爐型的好壞不但關(guān)系到高爐是否高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，也關(guān)系到高爐煤氣利用的好壞和燃料比的大小，同時(shí)，也對(duì)高爐壽命的長(zhǎng)短起著重要作用。
高爐爐型應(yīng)該根據(jù)爐容大小、礦石品種、品位、熟料率、球團(tuán)率、焦炭質(zhì)量以及內(nèi)襯和冷卻壁的形式等多種因素共同確定。一般而言，爐容越大、品位越高、熟料率越高、球團(tuán)比越大、內(nèi)襯越薄、爐型相對(duì)越矮胖，反之爐型越瘦長(zhǎng)。在我國(guó)，隨著各鋼鐵企業(yè)大力提高礦石品位、提高熟料率及球團(tuán)比以及薄壁內(nèi)襯的盛行，高爐有逐漸矮胖的趨勢(shì)。
（2）內(nèi)襯
內(nèi)襯系指高爐內(nèi)砌筑的耐火材料。高爐爐內(nèi)不同部位的耐火材料所接觸的物質(zhì)和溫度是不同的，在設(shè)計(jì)高爐時(shí)，應(yīng)根據(jù)高爐的部位破損及蝕損機(jī)理，合理選擇砌筑內(nèi)襯的耐火材料。高爐常用的耐火材料主要有黏土質(zhì)類、高鋁質(zhì)類、鋁碳質(zhì)類、碳化硅質(zhì)類、剛玉質(zhì)類、炭質(zhì)和石墨質(zhì)類。
隨著對(duì)高爐爐體壽命要求越來(lái)越高，人們對(duì)爐腹及其以上區(qū)域和爐缸區(qū)域的內(nèi)襯要求有了更深的認(rèn)識(shí)。在爐腹及其以上區(qū)域，再好的內(nèi)襯對(duì)延長(zhǎng)爐體壽命的作用也是有限的，提高壽命主要靠可靠的冷卻元件和有效的冷卻系統(tǒng)，因此，現(xiàn)代高爐對(duì)在爐腹及其以上區(qū)域的內(nèi)襯材質(zhì)不作過(guò)分高的要求，且內(nèi)襯厚度趨勢(shì)是越來(lái)越薄。在爐缸區(qū)域，內(nèi)襯材質(zhì)和結(jié)構(gòu)對(duì)爐體壽命有極大影響，所以爐缸部位的內(nèi)襯材質(zhì)越來(lái)越高檔，陶瓷杯、各種高品質(zhì)炭磚、石墨質(zhì)磚已普遍在現(xiàn)代高爐爐缸中應(yīng)用。
（3）冷卻設(shè)備
由于高爐內(nèi)的工況非常惡劣，僅靠?jī)?nèi)襯是不能保證高爐長(zhǎng)期正常工作的，必須設(shè)置合理的冷卻設(shè)備，方能達(dá)到此目的。
高爐使用的冷卻設(shè)備有冷卻壁、冷卻板和冷卻箱。冷卻箱現(xiàn)已被淘汰。根據(jù)高爐爐腹及以上區(qū)域冷卻元件使用方式的不同，高爐冷卻設(shè)備主要有三大類別：冷卻壁形式、冷卻板形式、板壁結(jié)合形式。其中冷卻壁使用最廣泛，冷卻板次之，只有很少的高爐使用板壁結(jié)合形式。冷卻壁、冷卻板的材質(zhì)一般為鑄鐵、鑄鋼和銅。
（4）冷卻介質(zhì)
高爐的冷卻設(shè)備還需使用好的冷卻介質(zhì)才能保證高爐長(zhǎng)期正常工作，冷卻水是影響高爐長(zhǎng)壽的一個(gè)重要因素。冷卻元件的破損原因多為冷卻水通道產(chǎn)生水垢和汽膜，使冷卻元件過(guò)熱而燒損。
高爐冷卻設(shè)備常用的冷卻水有工業(yè)水及工業(yè)凈化水、蒸汽、空氣、純水、軟水等。使用工業(yè)水及工業(yè)凈化水不能保證高爐長(zhǎng)期正常工作，蒸汽冷卻及空氣冷卻目前已基本不再采用。為了能保證高爐長(zhǎng)期正常工作，一般使用軟水或純水。
長(zhǎng)期的實(shí)踐證明，在我國(guó)大部分地區(qū)，普通工業(yè)水或工業(yè)凈化水難以滿足高爐長(zhǎng)壽要求。高爐要進(jìn)一步長(zhǎng)壽，冷卻水質(zhì)必須有一個(gè)大的飛躍。軟水（或純水），由于去掉了水中的二價(jià)鈣離子、二價(jià)鎂離子及懸浮物，杜絕了水垢的形成，大大改善了冷卻效果，是冷卻系統(tǒng)最理想的介質(zhì)。軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)密封性好、泄漏少、水質(zhì)穩(wěn)定、管道腐蝕率低、能源消耗少，對(duì)水資源不足或水質(zhì)不好的地區(qū)，采用這一系統(tǒng)是非常必要的。因此，軟水密閉循環(huán)冷卻是現(xiàn)代長(zhǎng)壽高爐冷卻的發(fā)展趨勢(shì)。
采用軟水密閉循環(huán)冷卻應(yīng)不僅僅局限冷卻壁系統(tǒng)，事實(shí)上，風(fēng)口及熱風(fēng)閥在采用工業(yè)水冷卻時(shí)，同樣經(jīng)常因?yàn)榻Y(jié)垢而損壞，頻繁的休風(fēng)更換風(fēng)口及熱風(fēng)閥勢(shì)必影響高爐正常生產(chǎn)和長(zhǎng)壽。另外，爐底冷卻的可靠性對(duì)于整個(gè)高爐長(zhǎng)壽非常重要，爐底冷卻效果差，勢(shì)必降低整個(gè)炭磚陶瓷杯的壽命，因此，風(fēng)口、熱風(fēng)閥及爐底采用軟水冷卻也是非常必要的，已有武鋼、漣鋼、太鋼、沙鋼等廠的部分高爐采用了全軟水冷卻。
軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)作為一項(xiàng)行之有效的技術(shù)，其本身也得到了不斷地發(fā)展和完善。武鋼5號(hào)高爐作為最早使用軟水的高爐之一，其采用的軟水系統(tǒng)為獨(dú)立軟水系統(tǒng)，冷卻壁系統(tǒng)、爐底系統(tǒng)、風(fēng)口及熱風(fēng)閥系統(tǒng)均設(shè)置有各自獨(dú)立的軟水系統(tǒng)，相對(duì)而言，水量大、投資高、運(yùn)行費(fèi)用高，有改進(jìn)和提高的余地，而在武鋼1號(hào)、6號(hào)、7號(hào)，漣鋼新1號(hào)，安鋼新1號(hào)、新2號(hào)等高爐采用的是聯(lián)合軟水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用串聯(lián)加并聯(lián)的方法，巧妙地將原來(lái)的3個(gè)獨(dú)立的軟水系統(tǒng)合并成一個(gè)系統(tǒng)，大大節(jié)省了投資，降低了生產(chǎn)中的能源消耗。聯(lián)合軟水系統(tǒng)不是對(duì)獨(dú)立軟水系統(tǒng)的否定，而是對(duì)獨(dú)立軟水系統(tǒng)完善和提高，雖然總水量大大減少，但各系統(tǒng)的冷卻能力卻大大提高，其效果比獨(dú)立軟水系統(tǒng)更好。
（5）外部管網(wǎng)
高爐冷卻設(shè)備均配置有復(fù)雜而龐大的外部管網(wǎng)，對(duì)于采用工業(yè)水冷卻的高爐，由于采用開路循環(huán)，冷卻水具有可觀性，相對(duì)而言對(duì)外部管網(wǎng)的要求不是特別高。對(duì)于采用軟水冷卻的高爐而言，外部管網(wǎng)配置形式、布管走向、控制設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、檢漏設(shè)施設(shè)置等對(duì)高爐冷卻具有重大的影響。為了便于檢漏和水量均勻分配，軟水一般采用分區(qū)形式，以冷卻壁供水為例，沿圓周方向一般采用4個(gè)分區(qū)，每區(qū)又分4個(gè)小區(qū)，對(duì)應(yīng)于冷卻壁的4根水管，總共形成16個(gè)小區(qū)。為了便于控制、檢測(cè)、檢漏，整個(gè)管網(wǎng)還需設(shè)置大量的壓力、溫度、流量、檢漏設(shè)施。另外，軟水管網(wǎng)還必須遵循“步步高”的原則，不允許向下折返，以利于系統(tǒng)排氣。在總回水管還設(shè)置有脫氣罐、膨脹罐，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行脫氣和壓力控制。
（6）爐體附屬設(shè)備
爐體附屬設(shè)備包括爐喉十字測(cè)溫裝置、爐喉灑水裝置、料面監(jiān)測(cè)裝置、煤氣取樣分析儀、送風(fēng)裝置、風(fēng)口裝置、爐喉鋼磚等。
爐體一般設(shè)有完善的檢測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)高爐各系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。軟水冷卻系統(tǒng)設(shè)有溫度、流量、壓力、水位檢測(cè)元件，以確保冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
粗煤氣系統(tǒng)
粗煤氣系統(tǒng)由煤氣導(dǎo)出管、上升管、下降管、放散閥、除塵器、排灰及清灰加濕裝置等組成。
高爐產(chǎn)生的高爐煤氣含有大量灰塵，必須把高爐煤氣中的灰塵除去后成凈化煤氣方可使用。
（1）設(shè)置粗煤氣系統(tǒng)，對(duì)粗煤氣進(jìn)行粗除塵，經(jīng)粗除塵后的高爐煤氣成半凈煤氣；半凈煤氣通過(guò)煤氣管進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)中進(jìn)行精除塵，成為凈化煤氣。凈化煤氣通過(guò)凈化煤氣管進(jìn)入各用戶。
（2）除塵器排出的高爐煤氣灰由火車、汽車運(yùn)往燒結(jié)工序作燒結(jié)原料。
（3）上升管、下降管有3種結(jié)構(gòu)形式：雙“辮”式、單“辮”式、單“辮”球式。
1）雙“辮”式，此種形式在我國(guó)傳統(tǒng)高爐使用最為普遍。其特點(diǎn)是4個(gè)煤氣導(dǎo)出管在上升過(guò)程中二合一，形成兩根上升管，再與兩根下降管相接，兩根下降管在下降過(guò)程中合二為一，形成一根下降管，再與除塵器連接。采用此種結(jié)構(gòu)形式時(shí)除塵器布置不夠靈活，新建高爐已很少采用。
2）單“辮”式，4個(gè)煤氣導(dǎo)出管在上升過(guò)程中二合一，形成兩根上升管，兩根上升管再進(jìn)行二合一，形成一根上升管，再與一根下降管相接。采用此種結(jié)構(gòu)形式時(shí)除塵器布置靈活，新建高爐大部分采用此種結(jié)構(gòu)。
3）單“辮”球式，4個(gè)煤氣導(dǎo)出管連接4根上升管，4根上升管在頂部與一個(gè)圓球形結(jié)構(gòu)相接，采用一根下降管上部與球形結(jié)構(gòu)相接，下部與除塵器連接。采用此種結(jié)構(gòu)形式，降低爐頂總高度節(jié)省材料，降低投資，便于爐頂結(jié)構(gòu)及均排壓設(shè)備的布置，同時(shí)除塵器布置靈活，但球形結(jié)構(gòu)加工制作及安裝均較困難，新建高爐已有采用此種結(jié)構(gòu)形式的。
（4）粗煤氣系統(tǒng)的除塵器目前主要有兩種形式：重力除塵器和旋風(fēng)除塵器。
1）重力除塵器中部為直桶形，上下為錐形，除塵器中心有一喇叭口，喇叭口上部與下降管相連，高爐煤氣通過(guò)喇叭管進(jìn)入重力除塵器突然減速，大顆?；覊m在重力作用下下落，進(jìn)入除塵器下部錐體，定期排出。煤氣沿喇叭口和除塵器殼體間的環(huán)縫上行，進(jìn)上部出口進(jìn)入下道煤氣清洗工藝。重力除塵器簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)方便，是我國(guó)大部分高爐所采用的粗煤氣除塵方式，其缺點(diǎn)是除塵效率較低。
2）旋風(fēng)除塵器形狀為一痩長(zhǎng)直桶形，下部為錐形，在除塵器直桶上部設(shè)置有許多旋流板，高爐煤氣經(jīng)過(guò)旋流板產(chǎn)生旋流，煤氣灰塵在向心力的作用下流向殼體邊緣，最后落入下部錐體。旋風(fēng)除塵器投資較大，但除塵效果好，穩(wěn)定可靠，目前在新建大高爐中有較多采用。
風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)系統(tǒng)
（1）風(fēng)口平臺(tái)
風(fēng)口平臺(tái)的作用在于提供更換風(fēng)口、觀察爐況和檢修的場(chǎng)所。風(fēng)口平臺(tái)一般為鋼結(jié)構(gòu)，也可以混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的組合。風(fēng)口平臺(tái)面層一般敷設(shè)一層耐火磚，平臺(tái)與爐殼之間的間隙用鋼蓋板蓋住。
（2）出鐵場(chǎng)
出鐵場(chǎng)的作用在于處理高爐產(chǎn)生的鐵水和爐渣。
1）出鐵場(chǎng)的主要設(shè)備，爐前吊車、泥炮、開口機(jī)、堵渣機(jī)，現(xiàn)代大高爐一般還設(shè)有擺動(dòng)流嘴和揭蓋機(jī)。鐵水盛裝設(shè)備主要有鐵水罐及罐車、混鐵車及罐車。
2）出鐵場(chǎng)的形式，有矩形出鐵場(chǎng)和環(huán)形出鐵場(chǎng)兩種形式：
①矩形出鐵場(chǎng)，此種出鐵場(chǎng)適應(yīng)幾乎所有高爐，我國(guó)絕大多數(shù)高爐均采用矩形出鐵場(chǎng)。矩形出鐵場(chǎng)形式多樣，布置靈活，出鐵場(chǎng)寬敞、作業(yè)面大、通風(fēng)透氣效果好。不足之處是吊車不能互為備用，并存在作業(yè)盲區(qū)。
②環(huán)形出鐵場(chǎng)，此種出鐵場(chǎng)適應(yīng)3個(gè)以上多鐵口的大高爐，優(yōu)點(diǎn)是吊車能360°回轉(zhuǎn)工作，作業(yè)面大，兩臺(tái)吊車可互為備用，再加主吊和副吊的相互配合，吊車在整個(gè)出鐵場(chǎng)不存在作業(yè)盲區(qū)。缺點(diǎn)是吊車需進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)吊車不能滿足全部工藝要求。另外，出鐵場(chǎng)面積受吊車跨距限制，不能做得很大，不如矩形出鐵場(chǎng)寬敞。另外，其內(nèi)部通風(fēng)透氣效果不如矩形出鐵場(chǎng)好。此種出鐵場(chǎng)在我國(guó)部分大高爐有所采用。
3）出鐵場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)：
①出鐵場(chǎng)平坦化。整個(gè)出鐵場(chǎng)坡度很小或沒(méi)有坡度，出鐵場(chǎng)顯得寬敞整潔，便于生產(chǎn)維護(hù)和管理。
②設(shè)置出鐵場(chǎng)棧橋，汽車等多種車輛可直接上出鐵場(chǎng)平臺(tái)，方便各種物料的運(yùn)輸和爐前設(shè)備的檢修。
③全面的通風(fēng)除塵。
渣處理系統(tǒng)
渣處理系統(tǒng)的作用在于把高爐產(chǎn)生的液態(tài)爐渣制成干渣和水渣。干渣一般用作建筑骨料，有的干渣還有一些特殊用途。水渣可出售給水泥廠作生產(chǎn)水泥的原料。
（1）干渣的生產(chǎn)方法
干渣有兩種生產(chǎn)方法：渣罐車法和干渣坑法。
1）渣罐車法，渣罐車把液態(tài)爐渣從出鐵場(chǎng)下運(yùn)至棄渣場(chǎng)，把盛有液態(tài)爐渣的渣罐傾翻，使液態(tài)爐渣倒在棄渣場(chǎng)上，讓其自然冷卻成干渣后，鏟起破碎與篩分。
2）干渣坑法，液態(tài)爐渣從出鐵場(chǎng)的渣溝流入出鐵場(chǎng)旁的干渣坑內(nèi)，用水冷卻成干渣后，鏟起破碎與篩分。
（2）水渣的生產(chǎn)方法
水渣有兩種生產(chǎn)方法：泡渣法和爐前沖渣法。
1）泡渣法，渣罐車把液態(tài)爐渣從出鐵場(chǎng)下運(yùn)至泡渣池旁，把盛有液態(tài)爐渣的渣罐傾翻，使液態(tài)爐渣倒在泡渣池內(nèi)形成水渣，用抓斗把水渣抓出裝車運(yùn)出廠外。
2）爐前沖渣法，液態(tài)爐渣在出鐵場(chǎng)用高壓水沖制成水渣后，把水渣和水的混合物中的大部分水脫除，用抓斗把水渣抓出裝車運(yùn)出廠外。
（3）水渣和水的混合物脫水的方法按渣水分離的方式分為“過(guò)濾法”和“沉淀法”
1）“沉淀法”，水渣和水的混合物經(jīng)水渣溝流入沉淀池，渣和水的混合物在沉淀池中利用重力分離，水渣沉入池底，用抓斗把水渣抓出裝車運(yùn)出廠外。
2）“過(guò)濾法”，水渣和水的混合物流入過(guò)濾設(shè)施或設(shè)備內(nèi)脫水后，把水渣裝車運(yùn)出廠外?！斑^(guò)濾法”中又有“底濾法”、“側(cè)濾法”、“圖拉法”（輪法）和“INBA法”等。
①“底濾法”、“側(cè)濾法”，屬于傳統(tǒng)的水沖渣工藝，工藝落后，水量消耗大，環(huán)保效果差，新建大中型現(xiàn)代高爐已很少采用。
②INBA法，爐前的紅渣通過(guò)?；哿；?，?；蟮乃M(jìn)入脫水轉(zhuǎn)鼓脫水，脫水后的水渣由水渣皮帶運(yùn)送至水渣場(chǎng)。由于INBA法的可靠性高、水渣質(zhì)量好及工作業(yè)績(jī)多，因此，大多數(shù)新建大中型高爐采用INBA法。INBA法又分熱INBA和冷INBA，其主要區(qū)別是?；郛a(chǎn)生的蒸汽是否回收，不回收的稱熱INBA，冷凝回收的稱冷熱INBA或者環(huán)保熱INBA。
③“圖拉法”（輪法），“圖拉法”最早應(yīng)用于烏克蘭，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)其進(jìn)行深度改造而重新申請(qǐng)專利的稱之為“輪法”，其工作原理是在脫水轉(zhuǎn)鼓前設(shè)置一快速轉(zhuǎn)動(dòng)的?；?，紅渣經(jīng)?；喠；?，緊接著經(jīng)多組噴頭噴水快速深度冷卻，再經(jīng)脫水轉(zhuǎn)鼓脫水，水渣經(jīng)皮帶運(yùn)往水渣場(chǎng)?！皥D拉法”或“輪法”相對(duì)較便宜，國(guó)內(nèi)大中小高爐均有所采用。
另外，還有許多其他的爐渣處理方法。
熱風(fēng)爐系統(tǒng)
（1）熱風(fēng)爐在煉鐵工序中的作用
把鼓風(fēng)機(jī)送出的冷風(fēng)，加熱成高風(fēng)溫的熱風(fēng)后送入高爐，可節(jié)省大量焦炭，因此，熱風(fēng)爐是煉鐵工序中的一個(gè)重要的節(jié)能降耗、降低成本的最有效設(shè)施。
（2）熱風(fēng)爐使用燃料
以高爐煤氣為主，可摻焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和天然氣提高煤氣的發(fā)熱值。
（3）按熱風(fēng)爐傳熱方式，熱風(fēng)爐可分為換熱式和蓄熱式兩種形式，現(xiàn)代高爐已完全淘汰了換熱式熱風(fēng)爐，僅使用蓄熱式熱風(fēng)爐
1）蓄熱式熱風(fēng)爐的主要組成部分，熱風(fēng)爐本體主要由燃燒室、蓄熱室和爐頂?shù)炔糠纸M成。
2）蓄熱式熱風(fēng)爐的形式，按照燃燒室、蓄熱室設(shè)置方式的不同，熱風(fēng)爐有外燃式、內(nèi)燃式和頂燃式。
①外燃式熱風(fēng)爐，燃燒室和蓄熱室分別設(shè)置在兩個(gè)筒體內(nèi)，每個(gè)室都有各自的爐頂，兩爐頂間用連接管連接。由于燃燒室和蓄熱室相對(duì)獨(dú)立，因此，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，燃燒能力大，蓄熱能力強(qiáng)，適應(yīng)高風(fēng)溫的要求。從理論上講，外燃式適應(yīng)所有級(jí)別高爐，但外燃式熱風(fēng)爐占地面積大，投資高，較適合超大型高爐。目前，國(guó)內(nèi)超大型高爐和少部分大型高爐采用外燃式熱風(fēng)爐。
②內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，燃燒室和蓄熱室同置于一個(gè)筒體內(nèi)，且兩室的頂面標(biāo)高接近，熱風(fēng)爐僅有一個(gè)爐頂。內(nèi)燃式熱風(fēng)爐蓄熱室的利用率不如外燃式。燃燒室根據(jù)燃燒器的形狀又分為圓形燃燒室和“眼睛”形燃燒室兩種，其中采用圓形燃燒室時(shí)使蓄熱室的利用率進(jìn)一步降低，因此，新建高爐已很少采用?！把劬Α毙稳紵也捎镁匦翁沾扇紵?，蓄熱室利用率大大提高。現(xiàn)代高風(fēng)溫內(nèi)燃式熱風(fēng)爐由于普遍采用了懸鏈線形爐頂、“眼睛”形燃燒室、矩形陶瓷燃燒器、自立式隔墻以及采用膨脹結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)結(jié)構(gòu)、鎖緊結(jié)構(gòu)、組合磚結(jié)構(gòu)、模塊結(jié)構(gòu)等多種先進(jìn)合理的內(nèi)襯砲筑結(jié)構(gòu)形式，具備了占地少、投資省、風(fēng)溫高、壽命長(zhǎng)等很多優(yōu)點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)新建大級(jí)別高爐絕大部分采用高風(fēng)溫內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。
③頂燃式熱風(fēng)爐，燃燒室和蓄熱室同置于一個(gè)筒體內(nèi)，燃燒室位于爐頂處，蓄熱室位于爐頂之下。從理論上講，頂燃式熱風(fēng)爐具有外燃式和內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的綜合優(yōu)點(diǎn)，但其整個(gè)工藝技術(shù)還有待改進(jìn)。目前，較先進(jìn)的為卡魯金形式的頂燃式熱風(fēng)爐，在國(guó)內(nèi)部分高爐已開始使用。
除以上3種熱風(fēng)爐外，還有一種球式熱風(fēng)爐，由于送風(fēng)能力有限、風(fēng)溫不高、壽命較短，僅在450m3以下高爐使用。
（4）熱風(fēng)爐工作程序
熱風(fēng)爐是一種周期工作的設(shè)施。它有兩種工作狀態(tài)：“燃燒”和“送風(fēng)”，這兩種工作狀態(tài)周期地輪換。熱風(fēng)爐在“燃燒”狀態(tài)時(shí)，煤氣進(jìn)入熱風(fēng)爐的燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔鈴男顭崾疑喜窟M(jìn)入蓄熱室內(nèi)，把蓄熱室內(nèi)的格子磚加熱，煙氣在加熱格子磚時(shí)自身的溫度下降，經(jīng)過(guò)煙道和煙囪排入大氣中。熱風(fēng)爐在“送風(fēng)”狀態(tài)時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)送出的冷風(fēng)從蓄熱室的下部進(jìn)入蓄熱室內(nèi)，鼓風(fēng)向上運(yùn)動(dòng)，被格子磚加熱成熱風(fēng)后，經(jīng)熱風(fēng)管道從高爐風(fēng)口進(jìn)入高爐。
（5）熱風(fēng)爐系統(tǒng)主要設(shè)備
助燃風(fēng)機(jī)、能源介質(zhì)管道用閥門和補(bǔ)償器、檢修設(shè)備、回收熱風(fēng)爐廢氣余熱的換熱器、支撐格子磚的爐箅子及支柱等。熱風(fēng)爐基本尺寸見(jiàn)表1-2。
煤粉制備及噴吹系統(tǒng)
（1）系統(tǒng)的功能作用
把煤塊磨成細(xì)粉并且烘干煤中的水分，把干燥的煤粉輸送至高爐風(fēng)口處，然后，從高爐風(fēng)口噴入高爐內(nèi)，代替部分焦炭。高爐噴煤是以煤代焦、節(jié)約焦炭資源、降低生鐵的生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染的一項(xiàng)重要措施。
（2）系統(tǒng)組成
由煤粉制備系列和噴吹系列組成。
1）煤粉制備系列，選用磨煤機(jī)一臺(tái)或多臺(tái)，煤種可以是煙煤或無(wú)煙煤。磨煤機(jī)將其磨成細(xì)粉，再進(jìn)行干燥，干燥劑由高爐熱風(fēng)爐廢氣與高溫?zé)煔饣旌隙?。每個(gè)制粉系列配置1臺(tái)引風(fēng)機(jī)，1座高溫?zé)煔獍l(fā)生爐，采用布袋除塵器作為制粉系統(tǒng)收粉設(shè)備，制備好的煤粉進(jìn)入煤粉倉(cāng)。為了防止意外，煤粉制備系列一般設(shè)有完善的安全措施。
2）噴吹系列，該系列設(shè)有稱量罐、噴吹罐、煤粉輸送管道、閥門和爐前煤粉分配器等。噴吹時(shí)，稱量過(guò)的煤粉經(jīng)過(guò)噴吹罐輸送到噴吹總管，再經(jīng)分配器進(jìn)入支管，由風(fēng)口噴入爐內(nèi)。噴吹系列一般也設(shè)有完善的安全措施。
3）煤粉噴吹有直接噴吹和間接噴吹兩種形式，煤粉制備系列及噴吹系列合建在一起時(shí)，稱為直接噴吹。煤粉制備系列及噴吹系列相互獨(dú)立，存在一定距離時(shí)，稱為間接噴吹。實(shí)際生產(chǎn)中，兩種形式均有利用。
輔助設(shè)施輔助系統(tǒng)
（1）鑄鐵機(jī)室
為處理高爐點(diǎn)火開爐初期生產(chǎn)的不適宜煉鋼的鐵水及煉鋼工序定期檢修時(shí)生產(chǎn)的鐵水，采用鑄鐵與用鐵水罐作為臨時(shí)貯存工具的工藝。
根據(jù)所需鑄鐵量，在鑄鐵機(jī)室內(nèi)設(shè)置若干條鑄鐵機(jī)，此外，還要設(shè)置傾翻卷?yè)P(yáng)機(jī)和吊車等設(shè)備。
（2）碾泥機(jī)室
現(xiàn)代大型高爐爐頂壓力高，高爐出鐵后需用高質(zhì)量無(wú)水炮泥來(lái)堵鐵口。此外，高爐休風(fēng)時(shí)堵風(fēng)口用的堵口泥、修補(bǔ)渣鐵溝用的泥料和鐵口套泥等，均需由碾泥機(jī)室生產(chǎn)出來(lái)。
碾泥機(jī)室內(nèi)設(shè)有貯料、稱量、配料設(shè)備，并設(shè)置若干臺(tái)碾泥機(jī)和一臺(tái)成型機(jī)，各種泥料碾制出后，由成型機(jī)成型并打包，送往高爐出鐵場(chǎng)。
