02高炉操作.doc

高炉基本操作制度 高炉炉况稳定顺行：一般是指炉内的炉料下降与煤气流上升均匀，炉温稳定充沛，生铁合格，高产低耗。 操作制度：根据高炉具体条件(如高炉炉型、设备水平、原料条件、生产计划及品种指标要求)制定的高炉操作准则。 高炉基本操作制度：装料制度、送风制度、炉缸热制度和造渣制度。 一、炉缸热制度 1.炉缸热制度的概念 高炉炉缸所应具有的温度和热量水平。 炉温一般指高炉炉渣和铁水的温度，即“物理热”。一般铁水温度为13501550，炉渣温度比铁水温度高50100。 生产中常用生铁含硅量的高低来表示高炉炉温水平，即“化学热”。 2.炉缸热制度的作用 直接反映炉缸的工作状态，稳定均匀而充沛的热制度是高炉稳定顺行的基础。 3.热制度的选择 根据生产铁种的需要，选择生铁含硅量在经济合理的水平。 冶炼炼钢生铁时，【Si】含量一般控制在0.30.6之间。冶炼铸造生铁时，按用户要求选择【Si】含量。且上、下两炉【Si】含量波动应小于0.1。 根据原料条件选择生铁含硅量。 冶炼含钒钛铁矿石时，允许较低的生铁含硅量；用铁水的【Si】+【Ti】来表示炉温。 结合高炉设备情况。 如炉缸严重侵蚀时，以冶炼铸造铁为好。 结合技术操作水平与管理水平。 原燃料强度差、粉末多、含硫高、稳定性较差时，应维持较高的炉温；反之在原燃料管理稳定、强度好、粉末少、含硫低的条件下，可维持较低的生铁含硅量。 4.影响热制度的主要因素 原燃料性质变化 主要包括焦炭灰分、含硫量、焦炭强度、矿石品位、还原性、粒度、含粉率、熟料率、熔剂量等的变化。 矿石品位提高1，焦比约降低2，产量提高3。 烧结矿中FeO含量增加l，焦比升高l5。 矿石粒度均匀有利于透气性改善和煤气利用率提高。 焦炭含硫增加01，焦比升高l220；灰分增加l，焦比上升2左右。 随着高炉煤比的提高，还应充分考虑煤粉发热量、含硫量和灰分含量的波动对热制度的影响。 冶炼参数的变动 主要包括冶炼强度、风温、湿度、富氧量、炉顶压力、炉顶煤气CO2含量等的变化。 调节风温可以很快改变炉缸热制度。 喷吹燃料会改变炉缸煤气流分布。 风量的增减使料速发生变化，风量增加，煤气停留时间缩短，直接还原增加，会造成炉温向凉。 装料制度如批重和料线等对煤气分布、热交换和还原反应产生直接影响。 设备故障及其他方面的变化 下雨等天气变化导致入炉原燃料含水量增加、入炉料称量误差等。 高炉炉顶设备故障，悬料、崩料和低料线时，炉料与煤气流分布受到破坏，大量未经预热的炉料直接进入炉缸，炉缸热量消耗的增加使炉缸温度降低，炉温向凉甚至大凉。 冷却设备漏水，导致炉缸热量消耗的增加使炉缸温度降低，造成炉冷直至炉缸冻结。 二.送风制度 1.送风制度的概念 在一定的冶炼条件下，确定合适的鼓风参数和风口进风状态。 2.适宜鼓风动能的选择 高炉鼓风所具有的机械能叫鼓风动能。适宜鼓风动能应根据下列因素选择： 原料条件 原燃料条件好，能改善炉料透气性，利于高炉强化冶炼，允许使用较高的鼓风动能。原燃料条件差，透气性不好，不利于高炉强化冶炼，只能维持较低的鼓风动能。 燃料喷吹量 高炉喷吹煤粉，炉缸煤气体积增加，中心气流趋于发展，需适当扩大风口面积，降低鼓风动能，以维持合理的煤气分布。但随着冶炼条件的变化，喷吹煤粉量增加，边缘气流增加。这时不但不能扩大风口面积，反而应缩小风口面积。因此，煤比变动量大时，鼓风动能的变化方向应根据具体实际情况而定。 风口面积和长度 在一定风量条件下，风口面积和长度对风口的进风状态起决定性作用。 风口面积一定，增加风量，冶强提高，鼓风动能加大，促使中心气流发展。为保持合理的气流分布，维持适宜的回旋区长度，必须相应扩大风口面积，降低鼓风动能。 高炉有效容积 在一定冶炼强度下，高炉有效容积与鼓风动能的关系见表41。 表41 高炉有效容积与鼓风动能的关系 【attachment=11510】 高炉适宜的鼓风动能随炉容的扩大而增加。炉容相近，矮胖多风口高炉鼓风动能相应增加。 鼓风动能是否合适的直观表象见表42。 表42 鼓风动能变化对有关参数的影响 【attachment=11511】 3.合理的理论燃烧温度的选择 风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的最高绝热温度，即假定风口前燃料燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度，叫风口前理论燃烧温度。 理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且决定炉缸煤气温度，对炉料加热和还原以及渣铁温度和成分、脱硫等产生重大影响。 适宜的理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量，保证渣铁的充分加热和还原反应的顺利进行。理论燃烧温度过高，高炉压差升高，炉况不顺。理论燃烧温度过低，渣铁温度不足，炉况不顺，严重时会导致风口灌渣，甚至炉冷事故。 理论燃烧温度提高，渣铁温度相应提高，见图41。 【attachment=11512】 图41 理论燃烧温度t理与铁水温度的关系 大高炉炉缸直径大，炉缸中心温度低，为维持其透气性和透液性，应采用较高的理论燃烧温度，见图42。 【attachment=11513】 图42 炉容与理论燃烧温度t理的关系 影响理论燃烧温度的因素 鼓风温度 鼓风温度升高，则带入炉缸的物理热增加，从而使t理升高。一般每100风温可影响理论燃烧温度80。 鼓风湿分 由于水分分解吸热，鼓风湿分增加，t理降低。鼓风中1gm3湿分，风温干9。 鼓风富氧率 鼓风富氧率提高，N2含量降低，从而使t理升高。鼓风含氧量l，风温3545 喷吹燃料 高炉喷吹燃料后，喷吹物的加热、分解和裂化使t理降低。 各种燃料的分解热不同，对t理的影响也不同。对t理影响的顺序为天然气、重油、烟煤、无烟煤，喷吹天然气时t理降低幅度最大。每喷吹10kg煤粉t理降低2030，无烟煤为下限，烟煤为上限。 4.送风制度的调节 风量 增加风量，综合冶炼强度提高。在燃料比降低或燃料比维持不变的情况下，风量增加，下料速度加快，生铁产量增加。 料速超过正常规定应及时减少风量。 当高炉出现悬料、崩料或低料线时，要及时减风，并一次减到所需水平。 渣铁未出净时，减风应密切注意风口状况，防止风口灌渣。 当炉况转顺，需要加风时，不能一次到位，防止高炉顺行破坏。两次加风应有一定的时间间隔。 风温 提高风温可大幅度地降低焦比。 提高风温能增加鼓风动能，提高炉缸温度活跃炉缸工作，促进煤气流初始分布合理，改善喷吹燃料的效果。 在喷吹燃料情况下，一般不使用风温调节炉况，而是将风温固定在较高水平上，通过喷吹量的增减来调节炉温。 当炉热难行需要撤风温时，幅度要大些，一次撤到高炉需要的水平；炉况恢复时逐渐将风温提高到需要的水平，提高风温速度不超过50h。 在操作过程中，应保持风温稳定，换炉前后风温波动应小于30。 风压 风压直接反映炉内煤气与料柱透气性的适应情况。 鼓风湿分 鼓风中湿分增加lgm3，相当于风温降低9，但水分分解出的氢在炉内参加还原反应，又放出相当于3风温的热量。 加湿鼓风需要热补偿，对降低焦比不利。 喷吹燃料 喷吹燃料在热能和化学能方面可以取代焦炭的作用。 把单位燃料能替换焦炭的数量称为置换比。 随着喷吹量的增加，置换比逐渐降低，对高炉冶炼会带来不利影响。提高置换比措施有提高风温给予热补偿、提高燃烧率、改善原料条件以及选用合适的操作制度。 喷吹燃料具有“热滞后性”。即喷吹燃料进入风口后，炉温的变化要经过一段时间才能反映出来，这种炉温变化滞后于喷吹量变化的特性称为“热滞后性”。热滞后时间大约为冶炼周期的70，热滞后性随炉容、冶炼强度、喷吹量等不同而不同。 用喷吹量调节炉温时，要注意炉温的趋势，根据热滞后时间，做到早调，调剂量准确。 富氧鼓风 富氧后能够提高冶炼强度，增加产量。 富氧鼓风能提高风口前理论燃烧温度，有利于提高炉缸温度，补偿喷煤引起的理论燃烧温度的下降。 增加鼓风含氧量，有利于改善喷吹燃料的燃烧。 富氧鼓风使煤气中N2含量减少，炉腹CO浓度相对增加，有利于间接反应进行；同时炉顶煤气热值提高，有利于热风炉的燃烧，为提高风温创造条件。 富氧鼓风只有在炉况顺行的情况下才能进行。 在大喷吹情况下，高炉停止喷煤或大幅度减少煤量时，应及时减氧或停氧。 三装料制度 1.装料制度的概念 炉料装入炉内的方式方法的有关规定，包括装入顺序、装入方法、旋转溜槽倾角、料线和批重等。 2.炉料装入炉内的设备 钟式炉顶装料设备和无钟炉顶装料设备。 3.影响炉料分布的因素 装料设备类型(主要分钟式炉顶和布料器，无钟炉顶)和结构尺寸(如大钟倾角、下降速度、边缘伸出料斗外长度，旋转溜槽长度等)。 大钟倾角愈大，炉料愈布向中心。现在高炉大钟倾角多为5053。 大钟下降速度和炉料滑落速度相等时，大钟行程大，布料有疏松边缘的趋势。大钟下降进度大于炉料滑落速度时，大钟行程的大小对布料无明显影响。大钟下降速度小于炉料滑落速度时，大钟行程大有加重边缘的趋势。 大钟边缘伸出料斗外的长度愈大，炉料愈易布向炉墙。 炉喉间隙。 炉喉间隙愈大，炉料堆尖距炉墙越远；反之则愈近。 批重较大，炉喉间隙小的高炉，总是形成“V”形料面。 只有炉喉间隙较大，或采用可调炉喉板，方能形成“倒W”形料面。 炉料自身特性(粒度、堆角、堆密度、形状等)。 旋转溜槽倾角、转速、旋转角。 活动炉喉位置。 料线高度。 炉料装入顺序。 批重。 煤气流速。 4.钟式炉顶布料的特征 矿石对焦炭的推挤作用。 矿石落入炉内时，对其下的焦炭层产生推挤作用，使焦炭产生径向迁移。 矿石落点附近的焦炭层厚度减薄，矿石层自身厚度则增厚；但炉喉中心区焦炭层却增厚，矿石层厚度随之减薄。 大型高炉炉喉直径大，推向中心的焦炭阻挡矿石布向中心的现象更为严重，以致中心出现无矿区。 不同装入顺序对气流分布的影响。 炉料落入炉内，从堆尖两侧按一定角度形成斜面。 堆尖位置与料线、批重、炉料粒度、密度和堆角以及煤气速度有关。 先装入矿石加重边缘，先加入焦炭则发展边缘。 5.无料钟布料 无料钟布料特征 焦炭平台：高炉通过旋转溜槽进行多环布料，易形成一个焦炭平台，即料面由平台和漏斗组成，通过平台形式调整中心焦炭和矿石量。 平台小，漏斗深，料面不稳定。平台大，漏斗浅，中心气流受抑制。 采用多环布料，形成数个堆尖，小粒度炉料有较宽的范围，主要集中在堆尖附近。在中心方向，由于滚动作用，大粒度居多。 无料钟高炉旋转滑槽布料时，料流小而面宽，布料时间长，矿石对焦炭的推移作用小，焦炭料面被改动的程度轻，平台范围内的OC比稳定，层状比较清晰，有利于稳定边缘气流。 布料方式 单环布料。溜槽只在一个预定角度做旋转运动。其控制较为简单，调节手段相当灵活，大钟布料是固定的角度，旋转溜槽倾角可任意选定，溜槽倾角越大炉料越布向边缘。当CO时边缘焦炭增多，发展边缘。当OC时边缘矿石增多，加重边缘。 螺旋布料。从一个固定角位出发，炉料以定中形式在进行螺旋式的旋转布料。每批料分成一定份数，每个倾角上份数根据气流分布情况决定。如发展边缘气流，可增加高倾角位置焦炭分数，或减少高倾角位置矿石份数，否则相反。每环布料份数可任意调整，使煤气流合理分布。 扇形布料。可在6个预选水平旋转角度中选择任意两个角度，重复进行布料。 可预选的角度有0、60、l20、l80、240、300。 这种布料方式为手动操作，只适用于处理煤气流分布失常，且时间不宜太长。 定点布料。可在11个倾角位置中任意角度进行布料。这种布料方式手动进行，其作用是堵塞煤气管道行程。 无钟炉顶的运用 运用要求： 焦炭平台是根本性的，一般情况下不作调节对象； 高炉中间和中心的矿石在焦炭平台边缘附近落下为好； 漏斗内用少量的焦炭来稳定中心气流。 运用要求的控制： 正确地选择布料的环位和每个环位上的布料份数。 环位和份数变更对气流的影响如表43所示。 表43环位和份数对气流分布影响 【attachment=11455】 表中可知，从l6对布料的影响程度逐渐减小，1、2变动幅度太大，一般不宜采用。3、4、5、6变动幅度较小，可作为日常调节使用。 无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别 无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别如表44所示。 表44无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别 【attachment=11456】 6.批重 批重对炉喉炉料分布的影响 批重变化时，炉料在炉喉的分布变化如图43所示。 【attachment=11457】 图43 批重对炉喉分布的影响 当y0=0，即批重刚好使中心无矿区的半径为0，令此时的批重W=W0，称为临界批重。 如批重WW0，随着批重增加，中心y0增厚，边缘yB也增厚，炉料分布趋向均匀，边缘和中心都加重。 如批重WW0，随着批重减小，不仅中心无矿区半径增大，边缘yB也减薄，甚至出现边缘和中心两空的局面。 当n=d2时，即堆尖移至炉墙，W减小则中心减轻；若WW0后继续减小，炉料仍将落至边缘。 给批重W0和W以一定值，可算出yB、y0和yG，即边缘、中心和堆尖处的料层厚度。yBy0、yGy0和W0+NW的关系构成的炉料批重特征曲线图44。 【attachment=11458】 W0+NW 图44 炉料批重的特征曲线 曲线有3个区间：激变区、缓变区和微变区，其意义如下： 批重值在激变区时，批重波动对布料影响较大，边缘和中心的负荷变化剧烈，正常生产不宜选用此种批重。 原料好，设备和操作水平高时，批重可选在微变区，此区炉料分布和气流分布都稳定，顺行和煤气利用较好；但增减批重来调剂气流的作用减弱。 若炉料粉末较多，料柱透气性较差，为防止微变区批重，宜选用缓变区批重，其增减对布料的影响介于上述两者之间。少许波动不致引起气流较大变化，适当改变批重又可调节气流分布。 批重决定炉内料层的厚度。批重越大，料层越厚，软熔带焦层厚度越大；此外料柱的层数减少，界面效应减小，利于改善透气性。但批重扩大不仅增大中心气流阻力，也增大边缘气流的阻力，所以一般随批重扩大压差有所升高。 批重的选择 确定微变区批重值应注意炉料含粉末(15，为高硫煤。 按煤的发热量来分类 l kg煤完全燃烧后所放出的热量称为煤的发热量，单位为kJkg。 发热量有高发热量和低发热量两种表示方法。高发热量是在实验室条件下评价煤质的一个指标，而低发热量则主要用于燃烧计算和热工计算。 所谓高发热量QG，是指煤完全燃烧，并且燃烧产物冷却到使其中的水蒸气凝结成0的水时所放出的热量。 所谓低发热量QD，是指煤完全燃烧，并且燃烧产物中水蒸气冷却到20的蒸汽时所放出的热量。 QD29300 kJkg，为高发热量煤；QD2510029300 kJkg，为中高发热量煤；QD 1880025100 kJkg，为中发热量；QD1250018800 kJkg，为低发热量。 二高炉喷吹用煤的性能要求 高炉喷煤对煤的性能要求： 1.煤的灰分越低越好，一般要求小于15。 2.硫的质量分数越低越好，一般要求小于10。 3.胶质层越薄越好，Y值应小于10mm，以免在喷吹过程中结焦堵塞喷枪和风口。 4.煤的可磨性要好，HGI值应大于50。 5.燃烧性和反应性要好。燃烧性和反应性好的煤允许大量喷吹，并允许适当放粗煤粉粒度，降低制粉能耗。 6.发热值越高越好。 三喷煤工艺的基本流程 1.喷煤系统的组成 原煤贮运系统 该系统应包括综合煤场、煤棚、贮运方式。 综合煤场的设计，一般要充分考虑能分别堆放两种或两种以上原煤及其他喷吹物，并方便存取或按工艺需要进行配煤作业。 煤棚主要用于原煤的风干，以便于制粉，其设置应尽可能靠近制粉车间。 煤场与煤棚间的运输方式可以采用火车、汽车或皮带，而煤棚至制粉间通常采用皮带运输。 为控制原煤粒度和除去原煤中的杂物，在原煤贮运过程中还须设置筛分破碎装置和除铁器。 制粉系统 煤粉制备是通过磨煤机将原煤加工成粒度和含水量均符合高炉喷吹需要的煤粉。 制粉系统主要由给料、干燥与研磨、收粉与除尘几部分组成。在烟煤制粉中，还必须设置相应的惰化、防爆、抑爆及监测控制装置。 煤粉的输送 煤粉的输送有两种方式可供选择，即采用煤粉罐装专用卡车或采用管道气力输送。依据粉气比的不同，管道气力输送又分为浓相输送(50 kgkg)和稀相输送(=1030 kgkg)。 喷吹系统 喷吹系统由不同形式的喷吹罐组和相应的钟阀、流化装置等组成。 煤粉喷吹通常是在喷吹罐组内充以压缩空气，再自混合器引入二次压缩空气将煤粉经管道和喷枪喷入高炉风口。 喷吹罐组可以采用并列式布置或采用重叠式布置，底罐只做喷煤罐。 供气系统 高炉喷煤工艺系统中主要涉及压缩空气、氮气、氧气和少量的蒸汽。 压缩空气主要用于煤的输送和喷吹，同时也为一些气动设备提供动力。 氮气和蒸汽主要用于维持系统的安全正常运行。 氧气则用于富氧鼓风或氧煤喷吹。 煤粉计量 目前煤粉计量主要有喷吹罐计量和单支管计量两大类。 喷吹罐计量，尤其是重叠罐的计量，是高炉实现喷煤自动化的前提。 单支管计量技术则是实现风口均匀喷吹或根据炉况变化实施自动调节的重要保证。 控制系统 高炉喷煤系统广泛采用了计算机控制和自动化操作。 控制系统可以将制粉与喷吹分开，形成两个相对独立的控制站，再经高炉中央控制中心用计算机加以分类控制；也可以将制粉和喷吹设计为一个操作控制站，集中在高炉中央控制中心，与高炉采用同一方式控制。 2.喷煤工艺流程的分类及特点 按喷吹方式分： 直接喷吹和间接喷吹。 直接喷吹方式是将喷吹罐设置在制粉系统的煤仓下面，直接将煤粉喷入高炉风口，高炉附近无需喷吹站。其特点是节省喷吹站的投资及相应的操作维护费用。 间接