萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文姚明.2.doc

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文論文標(biāo)題：富氧鼓風(fēng)作者：姚 明 學(xué)校名稱：萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)：冶金技術(shù)年級(jí)：07冶金技術(shù)指導(dǎo)教師：馮博楷日期：2010.4.1目錄摘要3正文4參考文獻(xiàn)10摘要鋼鐵是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，鋼鐵產(chǎn)品在各類原料用途最為廣泛，當(dāng)今世界的文化和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與鋼鐵生產(chǎn)有著密切的關(guān)系，他對(duì)國家工業(yè)和國防現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用。我國的煤炭資源雖然豐富，但是用于冶金的焦煤資源不足，由于國家大力實(shí)行綠色環(huán)保，更具有技術(shù)含量的產(chǎn)品，追求高的效益，世界各國鋼鐵公司在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和探索中尋求一種低能耗，高質(zhì)量的生產(chǎn)技術(shù)，正因?yàn)楦谎豕娘L(fēng)有以下特點(diǎn)且能滿足生產(chǎn)要求備受各國鋼鐵公司的青睞，正在被廣泛應(yīng)用，且此技術(shù)在不斷成熟。富氧鼓風(fēng)有著隨鼓風(fēng)含氧提高，風(fēng)口前理論燃燒溫度升高，高爐內(nèi)氣固比減少，因此爐缸熱狀態(tài)、爐內(nèi)溫度分布、煤氣流分布以及料柱透氣性等均發(fā)生較大變化，必須采取相應(yīng)措施以維持合理的煤氣流分布與適宜的爐缸熱狀態(tài)，保證爐況穩(wěn)定順行的優(yōu)點(diǎn)。富氧鼓風(fēng)特點(diǎn)：(1)提高冶煉強(qiáng)度，增加產(chǎn)量(2)提高理論燃燒溫度（3）改善煤氣質(zhì)量（4）降低熱損失（5）增加煤氣中co量，促進(jìn)間接還原。關(guān)鍵詞：冶煉強(qiáng)度； 燃燒溫度； 煤氣量； 間接還原第一章 緒論富氧鼓風(fēng)是一種高爐強(qiáng)化冶煉技術(shù)。在高爐大氣鼓風(fēng)中加入工業(yè)氧，以提高鼓風(fēng)含氧濃度，強(qiáng)化風(fēng)口區(qū)燃料燃燒，從而提高生鐵產(chǎn)量。1.1富氧鼓風(fēng)-歷史背景簡史早在1876年貝塞麥就提出采用富氧鼓風(fēng)來強(qiáng)化高爐冶煉，1913年比利時(shí)烏格爾廠第一次進(jìn)行了高爐富氧鼓風(fēng)試驗(yàn)，鼓風(fēng)含氧增加到23，產(chǎn)量提高12，焦比降低253o。以后德國、前蘇聯(lián)也相繼進(jìn)行了試驗(yàn)。但是富氧鼓風(fēng)作為一項(xiàng)實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，是從50年代開始的，1951年美國國家鋼鐵公司威爾頓廠建立一臺(tái)氧氣純度達(dá)95的制氧機(jī)用于高爐富氧，鼓風(fēng)含氧量達(dá)到22525O，并取得富氧1增產(chǎn)45的效果。進(jìn)入60年代由于大功率低能耗高爐專用制氧機(jī)的誕生和高爐噴吹燃料技術(shù)的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，高爐富氧鼓風(fēng)在歐、美、日本及前蘇聯(lián)等國得到迅速推廣。19761981年蘇聯(lián)新利比茨克2000m3高爐，先后進(jìn)行富氧35和40的試驗(yàn)，創(chuàng)造高爐富氧最高水平，噴吹天然氣156m3t，高爐增產(chǎn)94，利用系數(shù)達(dá)到25t(m3d)，焦比398kgt，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 50年代中國科學(xué)院化學(xué)冶金研究所葉渚沛提出“三高”理論(高壓操作、高風(fēng)溫和高壓蒸汽結(jié)合使用)并在首都鋼鐵公司(首鋼)的試驗(yàn)高爐上進(jìn)行冶煉試驗(yàn)。60年代以來，隨著高爐噴吹燃料技術(shù)的發(fā)展，首鋼、鞍山鋼鐵公司(鞍鋼)、馬鞍山鋼鐵公司、上海鋼鐵一廠等先后在高爐上采用富氧鼓風(fēng)。1966年首鋼1號(hào)高爐鼓風(fēng)富氧量達(dá)2425，噴吹煤粉量最多達(dá)到270kgt，效果是鼓風(fēng)增氧1即增產(chǎn)45。19861987年鞍鋼2號(hào)高爐進(jìn)行高富氧大噴吹工業(yè)試驗(yàn)，鼓風(fēng)含氧達(dá)到2859，噴煤量17002kgt，效果十分明顯，鼓風(fēng)增氧1增產(chǎn)253，同時(shí)可增加噴煤1213kgt。1.2富氧鼓風(fēng)-對(duì)冶煉的影響與作用 (1)單位碳素燃燒生成的煤氣量減少，風(fēng)口前理論燃燒溫度上升。熱量集中于高爐下部，爐缸溫度上升，對(duì)硅、錳等一些難還原元素的還原十分有利，因此冶煉錳鐵、硅鐵等采用富氧鼓風(fēng)效果明顯。(2)富氧使煤氣體積減少，煤氣對(duì)爐料下降阻力減小，允許進(jìn)一步提高冶煉強(qiáng)度增加產(chǎn)量。如入爐風(fēng)量不變，鼓風(fēng)含氧由原來大氣鼓風(fēng)時(shí)的a0增加到a，其理論增產(chǎn)(焦比不變)為冶煉實(shí)際增產(chǎn)范圍在25之間，其值主要取決于原燃料條件，噴吹燃料狀況等。(3)富氧鼓風(fēng)后，氮含量相對(duì)降低，生成煤氣中還原劑CO濃度增高，尤其噴吹含HC比高的燃料時(shí)，煤氣中H2含量增加，有利于高爐間接還原的發(fā)展，減少焦炭消耗。鼓風(fēng)中每增加1氧，焦比降低O5左右，但若鼓風(fēng)含氧過高，由于噸鐵風(fēng)量減少，當(dāng)風(fēng)溫不變時(shí)，鼓風(fēng)帶入爐內(nèi)熱量減少，又不利于降低焦比。(4)煤氣內(nèi)氮含量減少，發(fā)熱值相應(yīng)提高(每增氧1，提高100130kJm3)，從而改善了煤氣質(zhì)量。(5)富氧鼓風(fēng)使風(fēng)口前理論燃燒溫度提高，可進(jìn)一步增加噴吹燃料數(shù)量，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。1.3富氧鼓風(fēng)-方法與操作富氧鼓風(fēng)的方法主要有兩種：一種是從鼓風(fēng)機(jī)吸入口加入低壓氧氣，其優(yōu)點(diǎn)是氧氣不用專門氧壓機(jī)加壓，可節(jié)約投資與電耗，高爐操作方便；其缺點(diǎn)是需設(shè)高爐專用制氧機(jī)，氧漏損較多，該方法在前蘇聯(lián)普遍采用；另一種是采用高壓供氧即工業(yè)氧通過加壓后直接加入高爐管道內(nèi)，其優(yōu)點(diǎn)是可與煉鋼用氧聯(lián)網(wǎng)，保持制氧機(jī)全負(fù)荷運(yùn)行，比較經(jīng)濟(jì)，但需增設(shè)氧壓機(jī)加壓，投資多，電耗高。最近一些國家正在研究發(fā)展高爐氧煤燃燒器，即將工業(yè)氧通過氧煤燃燒器送入，與噴吹煤粉有效混合，實(shí)現(xiàn)充分燃燒和大量噴吹煤粉。 隨鼓風(fēng)含氧提高，風(fēng)口前理論燃燒溫度升高，高爐內(nèi)氣固比減少，因此爐缸熱狀態(tài)、爐內(nèi)溫度分布、煤氣流分布以及料柱透氣性等均發(fā)生較大變化，必須采取相應(yīng)措施以維持合理的煤氣流分布與適宜的爐缸熱狀態(tài)，保證爐況穩(wěn)定順行?？刂七m宜的理論燃燒溫度理論燃燒溫度過低，爐料加熱與還原不足，將導(dǎo)致爐涼、渣鐵溫度低、噴吹燃料燃燒不充分；理論燃燒溫度過高，煤氣體積迅速膨脹，與SiO大量氣化，將會(huì)造成爐況不順。實(shí)踐證實(shí)：隨鼓風(fēng)含氧增加，噸鐵煤氣量減少，為滿足正常冶煉條件下對(duì)爐料的加熱與還原所需要的熱量，必須相應(yīng)提高理論燃燒溫度，增加煤氣熱焓。中國鞍鋼2號(hào)高爐普通鼓風(fēng)時(shí)爐缸煤氣量為1818m3t，理論燃燒溫度為2098，當(dāng)鼓風(fēng)含氧量達(dá)到28時(shí)，理論燃燒溫度上升到2320。控制理論燃燒溫度的方法，主要是控制合適的噴吹燃料數(shù)量。理論計(jì)算鼓風(fēng)含氧增加1，理論燃燒溫度上升4050，而每增加噴吹10kgt煤粉，理論燃燒溫度降低2025。降低理論燃燒溫度使用天然氣效果最明顯，重油次之，煤粉較差。因此為了控制正常冶煉時(shí)的適宜理論燃燒溫度，鼓風(fēng)含氧每增加1，需增加的噴吹燃料量：天然氣為810m3t，重油1114kgt，煤粉則以1318kgt為宜。保證氧過剩系數(shù)為保證噴吹燃料在風(fēng)口前充分燃燒，需控制一定的氧過剩系數(shù)。鞍鋼噴吹煤粉實(shí)踐證實(shí)，氧過剩系數(shù)不宜低于115。噴吹重油時(shí)不宜低于105。當(dāng)噴吹燃料量較少時(shí)大氣鼓風(fēng)就可以維持必要的氧過剩系數(shù)水平(15)。但當(dāng)噴煤量超過120kgt時(shí)，就要用富氧來保證氧過剩系數(shù)。有的國家因高爐的噸鐵風(fēng)量小，富氧率較高；中國的實(shí)踐是采用低富氧，如寶鋼高爐富氧3左右，達(dá)到噴煤200kgt以上。上下部調(diào)劑富氧鼓風(fēng)后由于噴吹量增加，焦炭負(fù)荷上升，料柱透氣性變差，爐缸徑向溫度梯度增加，中心不活躍。為此應(yīng)采取以下措施以維持爐況穩(wěn)定：(1)適當(dāng)縮小風(fēng)口面積，維持一定的風(fēng)速與鼓風(fēng)動(dòng)能，以保持適宜的風(fēng)口回旋區(qū)深度與良好的爐缸工作狀態(tài)。鞍鋼2號(hào)高爐，鼓風(fēng)含氧每增加1，風(fēng)口面積縮小14；以保持其適宜的回旋區(qū)深度(1012m)。 (2)上部采用以疏通中心為主并適當(dāng)發(fā)展邊沿煤氣流的裝料方法以改善料柱透氣性，降低料柱阻損與提高爐缸渣鐵滲透性。中心加焦裝料方法是解決富氧鼓風(fēng)后爐缸中心不活躍，料柱透氣性惡化的有效手段。展望隨著鋼鐵工業(yè)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝所需要的大量煉焦煤日趨枯竭，迫使煉鐵工作者尋求新的焦炭代用品。因此，在發(fā)展富氧大量噴吹燃料的同時(shí)，高爐全氧(無氮)鼓風(fēng)技術(shù)是近年各國廣泛關(guān)注的新工藝，在日本、前蘇聯(lián)等國家已進(jìn)行了試驗(yàn)研究。這種工藝具有高生產(chǎn)率、高噴煤量、低焦比、128高煤氣熱值、環(huán)境污染少、投資省的特點(diǎn)。1986年日本鋼管公司在39m3試驗(yàn)爐上進(jìn)行了全氧鼓風(fēng)試驗(yàn)，每噸鐵噴吹煤粉量增加到320kgt，高爐爐況穩(wěn)定順行，利用系數(shù)達(dá)到51t(m3d)，直接還原度與入爐焦比均降低一半以上，生鐵質(zhì)量明顯改善。中國煉鐵工作者在大量實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上，也已提出了一種新的高爐氧煤煉鐵工藝，并將進(jìn)行工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)。 第二章 富氧鼓風(fēng)正文部分太少，需要你進(jìn)行補(bǔ)充。補(bǔ)充的字?jǐn)?shù)要在13000字左右。請(qǐng)查找資料進(jìn)行補(bǔ)充。補(bǔ)回該章后再發(fā)過來。2.1富氧鼓風(fēng)計(jì)算 設(shè)f表示鼓風(fēng)的濕度，x表示富氧率，b表示工業(yè)氧氣的氧量，V表示1m鼓風(fēng)中含氧量，則每m鼓風(fēng)中含氧量的計(jì)算公式V=0.5f+x+0.21（1-f-x/b）=0.21+0.29f+x(1-0.21/b) 從上公式可以看出，風(fēng)中無水或不加氧時(shí)1 m風(fēng)中的含氧為0.21 m，若蒸汽中取代一部分干風(fēng)時(shí)能增加氧量為0.29f，二用氧氣取代部分干風(fēng)時(shí)能增加x（1-0.21/b）的氧量?？梢姼谎趼屎凸娘L(fēng)中的氧含量增加并不一致。富氧鼓風(fēng)時(shí)，加入氧的的計(jì)算舉例：設(shè)風(fēng)量為2500 m，用純度b為98%的工業(yè)氧氣，使富氧率達(dá)到2%，保持風(fēng)量不變，需加入多少工業(yè)氧氣。需加入的工業(yè)氧量為V氧，則： V氧*b=V風(fēng)*XV氧=V風(fēng)*X/b=2500*0002/98%=51.02 m/min即使保持風(fēng)量2500 m不變，需加入51.02 m工業(yè)氧才能使富氧率達(dá)到2%，而此時(shí)從風(fēng)機(jī)來的風(fēng)量只需2448.98 m。富氧后由于風(fēng)中氧含量增加，所以燃燒單位碳素所需風(fēng)量和生成的煤氣體積，都和富氧前后有所差異。V風(fēng)=0.933/0.21+0.29f+X（1-0.21/b）V風(fēng)為富氧后風(fēng)口前燃燒1Kg碳所需要的風(fēng)量。而燃燒1Kg碳所生成爐缸煤氣體積則為V煤=0.933/0.21+0.29f+X（1-0.21/b）*2*0.21（1-f-X/b）+2f+2X+0.79（1-f-X/b）2.2富氧鼓風(fēng)對(duì)高爐冶煉的影響2.2.1提高冶煉強(qiáng)度，增加產(chǎn)量。由于風(fēng)中含氧量增加，1t鐵需要的風(fēng)量相應(yīng)的減少，若保持風(fēng)量不變，冶煉強(qiáng)度可增加，提高產(chǎn)量，在焦比不變時(shí)即可獲得相同相當(dāng)?shù)脑黾赢a(chǎn)值，若焦比有所降低可望增產(chǎn)更多。相當(dāng)?shù)娘L(fēng)量增加率可按下式計(jì)算v=x*(1-0.21/b)/(0.21+0.29f) 若x=1%，f=1%,b=98%,則v=3.69%，即富氧鼓風(fēng)后每100 m風(fēng)相當(dāng)于增加了風(fēng)量3.68 m如果風(fēng)中不含濕分切b=100%則v=3.76%，在其他條件不變的情況下，富氧1%相當(dāng)于增產(chǎn)3.76%。2.2.2對(duì)煤氣量的影響。富氧鼓風(fēng)量不變，即保持富氧前的風(fēng)量，則相當(dāng)于增加風(fēng)量，因而也增加了煤氣量，在焦比和直接還原度不變的情況下，富氧鼓風(fēng)的煤氣量比不富氧鼓風(fēng)量略有增加，因此差壓略有升高，富氧鼓風(fēng)后，因單位生鐵所需風(fēng)量減少，鼓風(fēng)帶入的物理熱也減少，將熱量的收入降低，所以富氧鼓風(fēng)并沒有為高爐開辟新熱源，但節(jié)省熱量開支。2.2.3提高了理論燃燒溫度。由于單位生鐵燃燒產(chǎn)物體積減少，故能提高理論燃燒溫度。在x=1%，x=2%，x=3%，f=1%t=1000C條件下Cp=0.3634.1868KJ/c mC風(fēng)口前燃燒1Kg碳所需風(fēng)量產(chǎn)生的煤氣量以及理論燃燒溫度列于表1-1 表1-1富氧鼓風(fēng)在理論燃燒溫度及其他指標(biāo)名稱風(fēng)量/m（KgC）1煤氣量/ m（KgC）1煤氣成分/%QcQ物Q風(fēng)t理/CC0H2N2X=04.395.323564.264.2234059014802285X=1%4.235.183663.263.2234059014262317X=2%4.085.033761.461.4234059012972340X=3%3.944.93859.659.6234059013652415X=4%3.824.773957.857.8234059013392465注：表中Qc，Q物，Q風(fēng)，的數(shù)值應(yīng)乘以4.1868KJ通過計(jì)算表明：x=1%時(shí)，約提高理論燃燒溫度32C ，由于t理的提高，能使熱量提高于爐缸，有利于冶金反應(yīng)進(jìn)行和煉高溫生鐵。2.2.4增加煤氣中co量，促進(jìn)間接還原，富氧鼓風(fēng)后改變了煤氣中co和N2比例N2量減少，co提高，有利于發(fā)展間接還原，當(dāng)富氧與噴吹燃料結(jié)合時(shí)，煤缸co和H2增加，富化了煤氣 。但若富氧后煤氣量減少，爐身部位溫度降低則又限制間接還原的大量進(jìn)行。所以富氧鼓風(fēng)后多還原過程的影響是不同的，因此焦比可能降低，也有可能升高。 2.2.5煤爐頂煤氣溫度降低，富氧后單位鐵煤氣量減少，高溫區(qū)下移，上部熱交換顯著擴(kuò)大，爐頂溫度降低，有利于高爐爐頂壽命的延長。高溫區(qū)集中于下部，使高爐的豎向溫度場發(fā)生變化，這個(gè)影響與噴吹燃料的影響恰恰相反，故富氧鼓風(fēng)與噴吹燃料相結(jié)合是很有前途的。第三章 結(jié)論富氧鼓風(fēng)能夠在單位碳素燃燒生成的煤氣量減少，風(fēng)口前理論燃燒溫度上升。熱量集中于高爐下部，爐缸溫度上升，對(duì)硅、錳等一些難還原元素的還原十分有利，因此冶煉錳鐵、硅鐵等采用富氧鼓風(fēng)效果明顯。富氧使煤氣體積減少，煤氣對(duì)爐料下降阻力減小，允許進(jìn)一步提高冶煉強(qiáng)度增加產(chǎn)量。如入爐風(fēng)量不變，鼓風(fēng)含氧由原來大氣鼓風(fēng)時(shí)的a0增加到a，其理論增產(chǎn)(焦比不變)為冶煉實(shí)際增產(chǎn)范圍在25之間，其值主要取決于原燃料條件，噴吹燃料狀況等。富氧鼓風(fēng)后，氮含量相對(duì)降低，生成煤氣中還原劑CO濃度增高，尤其噴吹含HC比高的燃料時(shí)，煤氣中H2含量增加，有利于高爐間接還原的發(fā)展，減少焦炭消耗。鼓風(fēng)中每增加1氧，焦比降低O5左右，但若鼓風(fēng)含氧過高，由于噸鐵風(fēng)量減少，當(dāng)風(fēng)溫不變時(shí)，鼓風(fēng)帶入爐內(nèi)熱量減少，又不利于降低焦比。煤氣內(nèi)氮含量減少，發(fā)熱值相應(yīng)提高(每增氧1，提高100130kJm3)，從而改善了煤氣質(zhì)量。富氧鼓風(fēng)使風(fēng)口前理論燃燒溫度提高，可進(jìn)一步增加噴吹燃料數(shù)量，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。 致謝首先，感謝我的輔導(dǎo)老師馮博楷。在我的開題以及論文修改中做了大量的工作，給我以很多的指導(dǎo)和修正！