高炉炼铁工艺二解析课件

高炉操作基本制度通常包括四个方面的操作制度：（炉缸）热制度；造渣制度：装料制度、送风制度。一、装料制度正确的装料度使炉料得到合理的分布，是保证煤气流合理分布，充分利用煤气能量的重要手段。

1装料制度的作用根据高炉设备的特点，原燃料的物化性能，利用不同的装料方法改变炉料在炉喉分布，以达到控制煤气流，充分利用热能与化学能。§5.2高炉操作制度第1页/共37页

2上料方式及装料设备参数

上料方式一般有三种：

(1)料罐式高炉。这是一种旧式上料方法，其优点是布料均匀，炉项结构简单，其缺点是上料速度慢，调剂不灵活。

(2)料车式高炉。一般通用，中小高炉单料车上料，大型高炉双料车上料，优点是速度快，调剂灵活，缺点是炉顶结构复杂。

(3)皮带上料。先进的大型高炉一般采用高架皮带走廊上料，配合无钟炉顶。第2页/共37页

布料设备及参数：

(1)钟式炉顶，可分单钟、双钟与三钟。

(2)无钟炉顶。

(3)布料器，可分为旋转布料器；快速布料器；变径炉喉(活动炉喉)。

(4)大钟间隙：指大料钟下沿与炉墙间距离，间隙越大，堆尖离炉墙越远，边缘煤气流将越发展；间隙越小，炉料塔尖离炉墙距离越近，边缘煤气流发展受到抑制，叫边缘过重。

(5)大钟倾角：一般为53°左右，其角度越小，炉料离炉墙越近，边缘煤气愈不发展。

(6)变径炉喉：又可叫推料板，根据高炉需要，可分别将矿石或焦炭推向中心．以达到煤气合理分布。第3页/共37页3装料制度内容（1）料线料线是指大料钟放下后与料面之间的距离，距离越小则称料线越高，距离越大称料线越低。高料线发展边缘气流，低料线抑制边缘气流。炉料从料钟下落时与炉墙的碰撞位置称为碰撞点。操作时，料线均在碰撞点之上。料线对布料的影响见图6-5。第4页/共37页（2）料批大小一般根据料车容积与炉喉料层厚度要求确定料批大小、冶炼效果再进行调剂。小料批，一般加重边缘，布料不够均匀。大料批，料层厚，软熔带焦窗大，高炉透气性好，但原料质量差时，其优点受到限制，效果更差。（P212-213，表6-2）第5页/共37页（3）装料顺序同装，每批料开启一次大料钟。分装，矿石与焦炭分别开启一次大料钟。正装，先加矿石后加焦炭，发展中心。倒装，先加焦炭后加矿石，发展边缘。加小焦丁，在矿石料中加入一定粒度(5-10mm)的小焦块，大量实践与理论证明具有良好的冶炼效果。混装，矿石与焦炭不分车而彻底互相混合后加入高炉，根据现场与实验室研究，具有一定的效果。第6页/共37页

装料制度是炉矿的“上部调节”手段，做为临时调剂，改变装料制度的方法主要有以下几点：（1）改倒装疏松边沿，能促进炉料顺行，但也有降低炉温的作用，因此炉况向凉时不宜采用倒装。炉凉为预防悬料而改倒装时，必须相应减料或增加焦炭批重。（2）改正装可以压制边沿，并有提高炉温的作用。当炉温急剧转热时，不应改正装以免引起悬料。为调节边沿气流过大，可采取逐渐加重边沿的措施，否则突然堵塞边沿通路而中心又未及时疏通，势必造成悬料。

4生产中装料制度常采用的调剂方法第7页/共37页

（3）改双装加厚料层，能促进煤气分布均匀，也有堵塞中心气流的作用。（4）加净焦，可改善料柱透气性，促进气流均匀分布，并能提高炉温。在炉况严重失常时，大量加净焦极有利于恢复炉况。（5）在提高冶炼强度时，不宜同时采用加重边沿的措施，以免炉况不顺。（6）控制布料器旋转角色度以向炉喉装偏料，可调整圆周气流分布不均匀性。第8页/共37页二、送风制度

它是指在一定的冶炼条件下，保证适宜的鼓风数量、质量和风口进风状态，以达到气流分布合理，炉况顺行。因此，送风制度的稳定是煤气流稳定而均匀的基础，是顺行和炉温稳定的必要条件。通常送风制度包括的参数有：1送风制度的作用与要求高炉风口前碳的燃烧是炉内反应的核心，是影响各个反应的关键反应，而送风制度影响碳的燃烧；风口循环区的分布与大小以及状态直接关系到炉缸工作与炉况顺行。第9页/共37页对送风制度的要求是：

(1)煤气分布合理；

(2)炉缸工作均匀；

(3)热量充足，煤气利用好；

(4)工作活跃，铁水质量合格；

(5)炉况顺行；

(6)有利于炉型与设备的维护。因此，合理的送风制度是维持高炉顺行的主要因素。第10页/共37页

2送风制度的指标

(1)送风参数标态风速

式中，Q为每秒风量；n为风口个数；d为风口直径，一般：

＞2000m3高炉V标＞220m/s＞1000m3高炉V标＞160m/s255-300m3高炉V标＞140m/s如何换算为实际风速V实？第11页/共37页

鼓风功能E

按送风参数换算后：式中，9.8为重力加速度；1.293为风的密度；

f为风口面积；其他同上。第12页/共37页影响鼓风动能的因素：冶炼强度增加时，E值增加；风温提高时，E值增加；煤粉量提高时，E值增加；风压提高时，E值减小；风口直径增大，E值减小；堵风口时，E值增加。

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根据理论计算与生产经验数据不同炉容的合适的鼓风动能如下：（P219，表6-4）

100m3左右的高炉，鼓风动能为20000-30000J/s；

255m3高炉，鼓风动能为30000-40000J/s；

500-1000m3高炉，鼓风动能为60000-70000J/s；

10000-1200m3高炉，鼓风动能为70000-85000J/s。第14页/共37页风口理论燃烧温度经验式：t理—风口理论燃烧温度，℃；t风—热风温度，℃；

O2—富氧率，%；M

—喷煤量，kg/t(2)煤气参数煤气量：(经验值参见P152）根据计算估计煤气量：炉缸煤气量＝1.2风量炉顶煤气量=1.3~1.4风量

第15页/共37页三、造渣制度造渣制度就是根据原燃料的条件(主要是含硫量)和生铁成分的要求，选择合适的炉渣成分和碱度，以保证炉渣的流动性好，脱硫能力强，生铁成分合格，炉况顺行。造渣制度主要靠调整熔剂和其它附加物的加入量来控制。第16页/共37页1造渣制度选择的原则一般应满足以下各项要求：

(1)初成渣形成要晚一些，软熔区间要窄一点。

(2)要有良好的流动性，可以将成分换算后查粘度图求得。（3）脱硫能力要强。即值要大，高炉冶炼一般为30-50。

(4)要利于选择还原。

(5)要具有良好的稳定性。第17页/共37页2碱度的确定碱度的定义，即渣中碱性氧化物与酸性氧化物的质量分数比值。时，粘度较小；一般取1.0-1.15一般取1.25-1.40一般取0.8-1.0第18页/共37页3炉渣成分与生产操作的关系

(1)处理由于碱度过高而形成的炉缸堆积时，一般宜采用低碱度高炉温操作。

(2)当炉缸有堆积或凝结物时，—般宜采用高炉温，用CaF2炉渣或MnO炉渣洗炉。

(3)不同铁种需采用不同炉渣成分：

1）对于炼钢铁、低硅铁，宜用高碱度；

2）对于硅铁、铸造铁，宜用酸性渣；

3）对于锰铁，宜用高CaO炉渣。第19页/共37页冶炼不同铁种时采用的二元碱度如下：硅铁铸造铁炼钢铁低硅铁

0.6-0.90.9-1.051.05-1.201.10-l.25

4利用炉渣去除有害杂质利用炉渣去除有害杂质方法：

(1)利用高温高碱度炉渣脱硫；

(2)利用中温低碱度炉渣排碱(K、Na)；

(3)利用MgO代替CaO，考虑三元碱度，对于脱硫排碱冶炼低硅铁均有明显效果，MgO含量以7％-12％为宜。第20页/共37页四、热制度热制度含义。（P220）1热制度表示参数（1）铁水温度。1350-1500℃，以铁水温度表示，又称为物理热。（2）铁水[Si]含量。[Si]含量高表示温度高，又称为化学热。

第21页/共37页2热制度选择的依据确定高炉热制度时，一般要考虑以下诸因素与相应的条件：

(1)冶炼生铁的品种。是冶炼铸造铁还是冶炼制钢铁。

(2)本厂的原料条件。所用矿石如果含Ti、V、F生铁，一般选择低硅冶炼。

(3)高炉本体与设备状态：新开炉的或设备好的高炉，特别是炉缸完整的高炉宜多冶炼炼钢铁。旧的高炉，设备不好的高炉或炉缸侵蚀严重的高炉可多冶炼铸造铁。第22页/共37页(4)技术与管理水平：原料条件好，工长操作水平高时，[Si]含量可尽量取下限。原料条件不好，工长操作水平不高时．[Si]含量可偏高—些。3影响热制度的因素

(1)原燃料质量变化，如矿石含Fe；矿石粒度；矿石还原性；矿石含粉率；焦炭灰分；熟料比例；焦炭含硫量；熔剂用量；焦炭强度；金属附加量等。第23页/共37页(2)冶炼参数变化，如风温变化：湿度变化；富氧量；顶压高低；喷吹量；炉喉煤气中CO2含量；透气性指数变化等。

(3)设备条件变化，如冷却器漏水；布料器工作失灵；亏料线作业；称量误差；阴雨天气；槽下过筛情况变化。

五、基本操作制度之间的关系以上四个基本操作制度，是保证高炉生产所必须的。但它们之间是互相影响互相相制约的，决不能孤立地或等同地看待这些制度。第24页/共37页

炉缸热制度和造渣制度是在既定的原燃料和铁种的条件下，是高炉操作的基本要求，其中造渣制度又是实现热制度和生铁质量的基本保证。热制度是装料制度和送风制度的集中表现，是判断装料制度和送风制度是否相适应的依据。热制度、造渣制度在一段时间内应该相对稳定，它们的变动对高炉的高产、优质、低耗有决定性的影响。而送风制度和装料制度又是根据既定的热制度和造渣制度，纠正炉况波动，控制煤气流分布的手段。第25页/共37页

属于下部调剂的送风制度，对炉缸工作状况起着决定性的影响。炉缸是煤气的发源地，煤气在炉缸的初始分布状态，不仅决定炉缸截面的温度分布和热量分布，而且在很大程度上决定了整个高炉沿其高度及截面的气流和温度分布；炉缸又是煤气对炉料进行加热和还原加工过程的终点，加工过程的好坏必然在炉缸反映出来。同时在炉缸还必须消除炉料在上部加热和还原必然存在的不均匀性，因此炉缸的工作状态对炉料、渣、铁等的物理化学反应的进行状况具有决定性的影响。第26页/共37页

此外，炉缸工作状态在很大程度上影响炉料的下降运动，从而影响炉喉料面形状和炉料的再分布。总之，炉缸工作在高炉冶炼中的地位非常重要，操作者要力求整个炉截面温度分布均匀稳定，热量充沛、工作活跃。应该选择合理的送风制度，促使炉缸内起始气流和炉内整个气流分布合理，为炉缸工作打下良好的基础。第27页/共37页

属于上部调剂的装料制度，对气流沿高炉高度和截面继续保持合理分布有着重要的作用，同时对炉缸工作也有一定影响。选择高炉操作制度，必须以下部调剂为原则，上下部调剂相结合，以达到气流分布合理炉缸工作良好，炉况稳定顺行。第28页/共37页六高炉冶炼过程的炉料下降（P149~150）

在高炉冶炼过程中，炉料在炉内的运动是一个固体散状料的缓慢移动床。炉料均匀而有节奏地顺利下降，是高炉顺行的重要标志。炉料下降的必要条件之一是高炉内必须不断产生使其下降的自由空间。

70%左右的焦炭在风口前燃烧生成煤气；炉料在炉内产生体积收缩、并由固体散料转化为液体炉渣和铁水、直接还原消耗碳素以及定时放渣、出铁。这些使炉缸下部经常保留着较大的空间。

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高炉内不断出现的自由空间只是为炉料的下降创造了先决条件，但炉料能否顺利下降。还取决于下述的力学关系：

F=Q－（P1+P2+△P）=Q有效－△P

式中F—炉料下降有效作用力；

Q—炉料的自重；

Pl—炉料与炉墙之间的摩擦力；

P2—炉料之间的摩擦力；△P—上升煤气对炉料的阻力；

Q有效—料柱有效重量。第30页/共37页

很显然，只有当F>0时炉料才能下降；F愈大，则愈有利于炉料顺利下降；当F接近或等于零时，则炉料产生难行或悬料。需要指出的是，要使炉料顺利下降（可简称为顺行），不仅要求整个料柱的F大于零，而且还要求各个不同高度截面上和同一截面不同位置上的F大于零。

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显然，某处的F=0时，则该处的炉料处于悬料状态。因此，炉料不顺行的现象，不仅可能在高炉上部或下部出现，也可能在某一截面上的某一区域出现。第32页/共37页

通常情况下，当炉型、原料和操作操作制度一定时，Q有效变化不大，因此，F的大小主要受到△P的影响。

△P是煤气流通过高炉料柱时的压力损