第二十九節 高爐(技術文！)
第二十九節 高爐（技術文！）
高爐是整個工程中最困難的地方。為了修建高爐，成立一個專門的小組來搜集一切關於高爐結構。材料和建造方法的技術資料。一台125立方米的高爐，高度在十米以上，重幾千噸，是元老們接觸過的最大型的工業設備，其難度之大超越了以往的所有工業建設項目。
高爐在結構上來說，必須滿足兩個先決的條件：爐料能夠均勻的下降；爐氣在各個高度斷麵上能均勻地上升。
現代的高爐最上部分是爐喉，爐料由上麵的專門的加料機械裝入爐內。為了保護爐喉不被爐料碰撞損壞，在上麵要鑲嵌一層鋼磚。爐料加入爐喉，隨即被從下麵升騰上來的灼熱爐氣烘幹預熱。爐氣則從這裏通過爐頂的管道排出去――這個部分要非常嚴密的密封，以防占到爐氣中大部分的煤氣泄露或者返回出來致使工人中毒。
被排放出去的爐氣，一部分會重新進入高爐作為燃料，另一部分則被輸送到熱風爐內用來加熱鼓風。
爐身是上小下大的圓錐體。爐料在與爐氣接觸過之後體積受熱膨脹起來。為了適應這種膨脹，使得爐料能夠平穩的下降，所以爐身是從上到下逐漸變大的。采用這樣的設計是為了防止出現掛料。高爐在燃燒中最忌掛料，不但浪費爐料而且嚴重起來還得停火清理。高爐原則上是不停火生產的，一旦停火，需要很長時間才能恢複生產。
冶煉的礦石顆粒越細，邊緣的煤氣流就越大，高爐才不會掛料。邊緣煤氣流的流動與爐身角度有關。在爐料下降的過程中，較重的礦石趨向垂直下降，當爐身角小的時候，礦石就會離爐壁遠，焦炭大量的移向爐壁。這時候在爐壁附近形成疏鬆的圓環帶，促使大量的煤氣通過形成大煤氣流。爐身過陡時，則出現相反的情況――出現掛料。所以爐身角的角度一般為86度。
爐身之下是爐腰，這是為了消除爐身產生的死角而設計的圓筒形部位。在爐腰的下麵是爐腹，由於焦炭燃燒，爐料不斷的熔化，爐料的體積建設了。所以它的形狀為上大下小。爐腹角度一般為76～82度。采用較大的角度是可以減少爐壁的摩擦力，同時由於角度增大，爐缸的直徑就擴大了，焦炭燃燒充分，提高了爐子的生產效率。
最下麵的是爐缸，這裏是積存熔化的鐵水和爐渣的地方。爐缸的溫度很高，僅僅使用一般的耐火材料還不行，爐缸內的溫度足可熔化爐缸內的耐火磚。一般做法是在爐壁的外層安裝鑄鋼或者鑄鐵的外殼，外殼當中再安裝蛇形冷卻水管，用來冷卻保護內部的耐火磚。由於鋼是很難被鑄造的――鋼得流動性很差。工業口的一幹人研究了很多次之後覺得沒有把握製造這麽大的鑄鋼件。最後決定退而求其次的做一個大型的鑄鐵冷卻套。就這個鑄造件，就耗了蕭白朗幾個月時間。
進風口設在爐缸的上端，一共有8個，風嘴要突入爐壁內。由於要耐高溫，所以爐嘴使用青銅製造，爐嘴內部有冷卻用的水管，在運行時同樣不間斷的供水進行循環冷卻。出鐵口設在靠近爐缸底部的地方，在出鐵口的上麵是出渣口。同樣是用青銅製造並使用循環水冷的。
高爐不但容量大而且是連續生產，大型高爐的爐喉部的溫度極高，不能使用人工加料，而是機械式的自動加料。高爐加料的方式好幾種，薑野和季無聲商量下來決定采用機械結構中最為簡單的裝料桶裝料法。裝料桶是鍾形的，將料鬥運到爐頂，然後將裝料桶升至爐頂上，卡住爐頂，然後爐料從可開啟的桶底部漏到爐喉裏去。料鬥是通過曲柄連杆機構在軌道上滑動帶動料桶的。這套係統雖然不複雜，卻要求工業係統在鏈條、機械傳動和動力機械方麵提供可靠的裝備。
薑野說：“當初展無涯說不上高爐隻搞轉爐，從廣東進口生鐵煉鋼。我還覺得他有點右傾保守主義――現在看來當時就算想搞高爐也未必能成。”
“當時要搞也就能上三五米高的土高爐。一晝夜出個二三噸生鐵，頂天就是五噸。加料多半還是用絞車把爐料絞上去，再由工人一鏟子一鏟子往爐喉裏加――工人被烤得半死不說，加料慢，落料還不勻。效率差得和現在的小化工廠一樣。”季無聲對化工係統的本家很同情。他的這位本家的工業規模按照舊時空的標準連70年代的縣級化工廠都夠不上，很多產品還是實驗室級別的製造、要不是從舊時空運來的煤焦化聯合生產廠還能壯壯場麵，光那個800噸合成氨和電解食鹽車間的可憐產量就使得他在每次企劃院會議上咆哮。
“等我們的鋼鐵聯合體一投產，大約就會大規模的暴化工設備了，你們機械部門的擔子不輕啊。”
“這算得了什麽。”薑野倒不在乎，“能不能出點特種鋼什麽的？特別不鏽鋼之類。要用得地方太多了，還有矽鋼，造發電機、電動機和變壓器都需要。你不知道常公三天兩頭到我們那裏哭訴電力建設上他沒有用武之地啊。”
穿越集團的電力是一個要命的短板，不管是發電量、供電還是電力使用，大概也就是舊時空20世紀70年代末期小縣城的水平――甚至還不如――組建全縣電網尚且做不到。而缺電的直接結果就是到處林立的蒸汽機的鍋爐。
“你的要求比較難，這兩者前者需要的有色金屬我們搞不到，後者冶煉難度大。不過錳鋼能很快出來――田獨的鐵礦石本身含有較高的錳，當地還有一個錳礦可以開采。”季無聲說，“再說常公不是一直在他的筆記本裏規劃東亞電網超高壓輸變電係統、喜馬拉雅超級電站、長江梯級電站開發計劃――他可以一邊當電工一邊先搞計劃麽。”
“雖然沒有不鏽鋼和矽鋼那麽振奮人心，也算很好的消息。”薑野說。錳鋼具有高強度高耐磨性的特點，在許多大型機械上都有重要的作用。有了錳鋼之後目前質量低劣的軸承、齒輪和結構件、連接件的性能就能有極大的改善。錳鋼還可以製造供工業用得刀具，為軍工提供優質的武器鋼材。
高爐旁矗立著已經完工的大型熱風爐――125立方米的高爐需要的鼓風量遠遠超過了過去的幾座小轉爐和熔鐵爐。大往往意味著更高的效率。熱風爐在搞轉爐煉鋼車間的時候已經建造過，有了相當的建築和使用經驗。這次有了足夠的耐火材料，不但體積變大，內部結構方麵也進行了優化，新熱風爐是中規中矩的考帕式熱風爐，高達10米。熱風爐利用高爐的高溫廢氣對鼓風機進入高爐的空氣進行預加熱，設計目標是出風口溫度可達620c。在如此高得溫度下，鐵礦石的還原性就將達到最高，焦炭消耗量可以減少五分之一。
“薑工！”一個歸化民實習生急匆匆的跑來，“煤氣廠工地剛才打來電話，請您去看一看。那邊有些問題。”
“好，我這就過去。”薑野和季無聲打了個招呼，從小土丘上下去了，這邊早就預備好了一輛農用車。
煤氣廠是馬嫋聯合體的一個重要項目。在博鋪投入使用的煤焦化聯合化工廠也可以提供煤氣，不過因為它有了後續處理提煉煉焦中產生的氣體和焦油的化工設備。所以煤氣一般是作為化工原料直接消耗掉了，少量剩餘的也就近共給了博鋪工業區作為燃料使用。
煤氣廠不用特意從甲子煤礦運來的煉焦褐煤的――高爐焦炭由博鋪的煤焦聯合廠提供――而是使用專用的煤氣發生爐幹餾各種劣質煤，它的生產目的不是獲取焦炭，而是煤氣。
煤氣車間建成之後將為了整個廠區提供氣體燃料，而最主要的目的是為了平爐煉鋼提供燃料－―高爐冶煉中產生的煤氣熱值偏低，無法作為平爐的燃料使用。
與煉焦廠的專門大型煉焦爐不同，煤氣發生爐的結構簡單，容易操作。而且機械口也有了很多製造使用的煤氣發生爐的經驗。製造和使用毫無困難。
煤炭加入發生爐之後點火進行幹餾，與從爐底加入的空氣發聲反應，即產生煤氣。但是這時候的煤氣熱值偏低，作為平爐燃料熱值偏低，所以在煉焦的同時將鍋爐蒸發器製取的水蒸汽按比例混合空氣之後鼓入發生爐中，製取出半水煤氣，半水煤氣的熱值較之於空氣煤氣要高不少，可以作為平爐使用的燃料。
幹餾時產生的焦油經儲存專門的焦油槽內，再運往博鋪的煤焦聯合廠進行進一步提煉。季退思準備以後再在馬嫋煤氣廠配套一個焦油處理廠，就地處理煤焦油生產化工產品。