高爐富氧噴煤學習材料

1、安全技術高爐富氧噴煤學習材料 高爐冶煉是高溫物理化學反應，參加反應的主要元素是Fe-C-O。Fe來源于礦石，包括燒結礦、球團礦、塊礦等。碳來源于燃料，包括焦炭及各種噴吹物。O2來源于高爐鼓風和富氧。原先礦石和燃料是由高爐上部裝入的，而從高爐下部進入爐內的僅是鼓風，后來進展高爐綜合鼓風技術，即從高爐下部進入爐內的不僅有鼓風，還有富氧及各種可燃的碳氫化合物，甚至還有含鐵、含CaO的粉狀物質。 富氧的目的原先主要為提高風中含氧，強化高爐冶煉，后來由于噴吹燃料技術進展，高爐噴吹的自然氣、重油或煤粉量過大時，導致高爐理論燃燒溫度過度下降，使高爐過程困難，同時也難于連續(xù)提高噴煤量。而高爐富氧之后，可以相應

2、提高理論燃燒溫度，提高反映區(qū)的氧化氣氛，形成富氧噴吹技術，特殊是富氧噴煤技術，更適合國內的實際。 現(xiàn)在國內高爐噴煤量已普遍達到100kg/t，而寶山高爐達到200kg/t的國際水平，還有一大批高爐煤比超過了150kg/t，從高爐噴吹煤粉的實踐可知道，在無富氧的條件下，煤比一般能達到100kg/t，個別可達到120kg/t，若想達到更高的水平必需配備富氧，否則將導致高爐噴煤置換比降低。目前國內高爐富氧一般在13%的水平，個別可能高些。國外有的國家電力充分，富氧可達到10%，甚至更高。敬業(yè)高爐這次富氧仍舊是用煉鋼余氧，但更大的目的在強化高爐冶煉，多出鐵，當然也應相應提高煤比，所以一旦富氧，馬上達到

3、較高水平，富氧率達到2-3%，沒有多余的實踐時間，更要求預先能把握較多的富氧噴煤學問。 一、 氧氣的特點和制備方法 氧氣是自然界一種一般重要的物質元素，存在于大氣中，存在于水中，存在于地殼的各種氧化物中，是人類生存的必備條件，也是自然界變化的必備條件。 氧氣和自然界的其他物質一樣，有三種存在狀態(tài)，一般為氣態(tài)。在溫度高于-183其為氣態(tài)，無色透亮，比重為1.429g/cm3。溫度在-183 -219之間其為蘭色的液體，當溫度低于-219時，其為淡蘭色的固體。就像水蒸氣、水和冰一樣。 氧元素在元素周期表中處在其次周期，第族。原子序號為8，原子量為16，其原子核有8個質子和8個中子，核外有8個電子繞

4、核旋轉，電子層為2層，第一層有2個電子(飽和時為2個)其次層為6個電子(飽和時為8電子)因此極需從別處拉過2個電子，使外層電子飽和、穩(wěn)定。在肯定的條件下，極易和其他物質產(chǎn)生化合反應，生成相應的氧化物，CO、CO2、H2O、。其中應特殊留意的是CO和CO2。任何氧化物或其他化合物的分子，隨溫度上升，原子間的結合力變弱，即簡單將其原子分開。唯CO和CO2完全相反，隨溫度上升，其原子結合更堅固。因此不論焦炭也好，煤粉也好，雖然其燃燒是放熱反應，隨環(huán)境溫度上升，其反應越激烈，這就是在高爐噴吹煤粉和其他碳氫化合物時，要求提高風溫的緣由。 正常狀態(tài)下，高爐的燃燒反應是在大氣中的氧和燃料中的碳之間發(fā)生的，大

5、氣中參加反應的O2僅占21%，其余79%是N2和其他少量元素，實際不參加化學反應，只有溫度的變化，因此高爐內的實際燃燒反應化學式應為： 2C+O2+79N2/21=2CO+79N2/21+2340千卡/千克碳 假如鼓風中O2由21%上升到25%，其燃燒反應式為： 0 2C+O2+79N2/21=2CO+79N2/21 V物=129.07升 1 2C+O2+78N2/22=2CO+78N2/21 V物=124.22升 2 2C+O2+77N2/23=2CO+77N2/21 V物=119.79升 3 2C+O2+76N2/24=2CO+76N2/21 V物=115.73升 4 2C+O2+75N2

6、/25=2CO+75N2/25 V物=112.00升 式中可見，當鼓風中的氧由21%上升到25%時，雖然燃燒同樣的碳，產(chǎn)生同樣的熱量，但燃燒產(chǎn)物的體積下降了13.23%，這樣就便于高爐強化。初期用氧就是為高爐強化冶煉的。富氧率提高之后，燃燒產(chǎn)物削減，帶到上部去的熱量也少了，高爐熱量集中在下部區(qū)域，產(chǎn)生下熱上涼現(xiàn)象。而高爐噴煤多，理論燃燒溫度下降多，高爐產(chǎn)生下涼上熱現(xiàn)象，假如兩者適當協(xié)作，使高爐內的溫度分布趨于勻稱，有利于整個高爐冶煉過程的進行。 氧氣制備在試驗室用含氧化合物分解制備。工業(yè)上一般采納分餾法制備，由于當時冶金工廠的氧主要為煉鋼轉爐預備的，轉爐要求氧純度達到99.5%以上，而高爐用氧

7、對純度要求不嚴。制備高純度的氧能耗大，合理的方案應當單為高爐配備制氧機，現(xiàn)在國內已有個別廠用變壓吸附的方式為高爐配備了制氧機。天津鐵廠用液氧壓縮技術，為高爐配備了一臺15000m3/h制氧機，由于其出塔壓力即可達到0.6mpa，可直送高爐，不采納加壓再減壓的流程，氧的成本較低，僅0.32元/m3(正常的0.48元/ m3)已正常使用六年多了，敬業(yè)高爐使用的仍舊是煉鋼余氧，但由于氧氣供應力量大，高爐可以使用較多的氧氣來提高產(chǎn)量，增加煤比。 二、 富氧對高爐冶煉過程影響 高爐鼓風含O2提高之后，能加速高爐風口前的燃燒過程，提高理論燃燒溫度，強化高爐冶煉，增加高爐煤比，但其和高爐提高風溫不同，它不能

8、帶入附加的熱量，其影響如下： 1、 提高高爐冶煉強度 由于鼓風含O2提高之后，高爐燃燒焦炭和煤粉的力量提高，也就是提高了高爐的冶煉強度，由于鼓風和富氧含純氧不同，富氧率提高1%，能提高冶煉強度4.76%，也就是說高爐產(chǎn)量按理論計算應提高4.76%。 2、 高爐富氧有利于爐況順行 高爐富氧后，由于燃燒同樣的碳，其燃燒產(chǎn)物量下降，在肯定的條件下相當于高爐減風，爐內煤氣上升阻力削減，有利于高爐順行，假如保持原有的煤氣量，則相當于高爐加風。 3、 ; 對高爐焦比的影響 高爐富氧對高爐綜合焦比影響有好有壞，一般變化不大，但由于富氧后，煤比大大提高，可促使焦比降低。 4、 高爐富氧之后，能提高高爐煤氣的熱

9、值 富氧后，由于煤氣中N2量削減，有效的CO、H2相對增加，能提高煤氣的熱值，鞍鋼統(tǒng)計富氧1%，高爐煤氣的熱值提高3.4%，熱風爐反應好燒爐。 5、 高爐富氧更有利于冶煉能耗高的鐵種 對于綜合焦比很高鑄造鐵、硅鐵等耗熱量大的鐵種，不僅能大大降低其燃耗，還能提高其產(chǎn)量。 敬業(yè)高爐富氧是在氧氣富余的條件下進行，估計8月15日第三臺制氧投產(chǎn)，9月1日高爐必需應用富氧來大幅度提高生鐵產(chǎn)量，滿意煉鋼生產(chǎn)。將增煤比放在其次位，適當增煤，使風口理論燃燒溫度維持合理水平，保高爐順行。 三、 高爐富氧供氧方法和平安用氧 目前高爐富氧供氧方式分為三種，第一種機前供氧，即將氧氣送入鼓風機吸風口和鼓風一起加壓，經(jīng)送風

10、系統(tǒng)進入高爐風口內 國外有使用此種方法的，國內沒有，其次種方式，機后供氧，即在鼓風從風機主管出來之后，在放風閥前某處，將氧氣加入和冷風混合經(jīng)加熱送入爐內，這是國內大多數(shù)廠家使用的方法，第三種實際也是機后供氧，在爐臺通過氧煤槍和煤粉混合，直送風口前，目的是提高局部區(qū)域氧濃度，使煤粉更完全燃燒，鞍鋼作高煤比試驗時用過，攀鋼用過，包鋼試驗時也用過。天津鐵廠5#高爐有一套比較完整的氧煤槍供氧裝置，由于平安緣由，未敢使用，在2021年該高爐改造性大修已拆除。現(xiàn)在有的廠家應用的氧煤槍介質實際是壓縮空氣，由于從理論討論和試驗室試驗并不能證明這種方法，局部區(qū)域含O2上升，只要氧和空氣混合，馬上能達到勻稱混合的

11、程度，而且是在極短的時間內完成。 敬業(yè)高爐富氧采納機后供氧的方法。從氧氣廠來氧壓力為1.6mpa，經(jīng)兩次減壓進入冷風管道，高爐工長只要掌握氧氣壓力調整閥即可達到所需的供氧量比較便利。 高爐應用富氧冶煉肯定要保證平安生產(chǎn)，國內高爐在應用富氧時造成過燃爆，導致人員傷亡，還有的廠在初次應用富氧時，由于氧氣流量表不準，使實際供氧大大增加，而大量的燒壞高爐風口，它不是渣鐵燒壞的，而是高溫的氣體將其熔蝕、燒壞的。 應用氧氣發(fā)生平安事故的緣由，一者氧氣本身就是強氧化劑，易燃易爆。二者使用不當，特殊是送氧初期開啟最終一道閥門，瞬間氧氣流速極高，若管道內有殘存的塵粒，鐵銹片等雜物，也隨氧氣在管道內高速流淌和管壁

12、摩擦，產(chǎn)生火花，使氧氣和金屬鐵快速反應生成FeO，溫度高，其為液體狀態(tài)在管道內流淌，使管壁變薄而爆裂，再引燃其他物質。因此，為防止事故氧氣管道閥門必需潔凈，經(jīng)過強度和嚴密性試驗，脫脂和嚴格吹掃，不使管內有殘留雜物。再者在開啟氧氣閥門前在管道內充N2，能削減閥門前后的壓差，N2也能熄滅火源，等氧氣閥門全開，氧氣接通后關閉充N2閥門。 用氧雖然危急，只要按操作規(guī)程正確使用，還是可以平安應用富氧和富氧噴吹煤粉技術的。 高爐富氧噴煤學習材料() 敬業(yè)高爐富氧系統(tǒng)流程和操作留意事項 敬業(yè)高爐鼓風富氧系統(tǒng)原由安鋼設計院設計，從氧氣廠出來的氧氣壓力為1.6mpa到煉鐵區(qū)后經(jīng)過一次減壓到0.8mpa，再安排到

13、各高爐區(qū)后，再減一次壓，進入高爐冷風管道。其流程長、設備簡單，在2021年10月5#高爐富氧時將其改造。在制氧廠，氧氣壓力由1.6mpa減為0.8mpa，經(jīng)1594.5的管道直送5#高爐富氧閥門站，再減壓進入高爐冷風管道，流程簡化，但試驗僅進行44小時，即因無氧停止，效果比較明顯，噴煤量達到7.82t/h，日產(chǎn)鐵也達到較高水平。 此次富氧機動處組織討論修改了設計方案，從氧氣廠來氧的壓力為1.6mpa到煉鐵區(qū)后減壓到0.8mpa，分成4支，分別進入4#、5#、6#(予留)和小高爐閥門站，小高爐再分為3支，進入各高爐閥門站，詳細流程和設備如下： 1、流量孔板 2、阻火器 3、截止閥DN250 4、

14、過濾器YG-40P 5、快速切斷閥ZSPQ-40KDN250 6、氧氣壓力調整閥組OZXT250 7、截止閥YTJW-25PDN150 28、止回閥 29、截止閥 第一次減壓：氧氣廠來氧壓力為1.6mpa ,首先打開29閥充N2，然后依次打開3號閥(前后)，5號閥和6號減壓閥組，用6號調壓閥組掌握氧氣壓力，為0.8 mpa然后分送各支管，該閥組為自動掌握，關閉29號閥設定壓力后，閥組保持規(guī)定的壓力。 一次減壓后，氧氣將進入各高爐閥門站，僅以4號高爐為例說明其操作程序，其流程和閥門編號如下圖示： 7、截止閥DN150 8、自動式壓力調整閥DN80 9、流量孔板DN150 10、快速切斷閥 11、

15、逆止閥 12、阻火器 13、逆止閥DN40 14、截止閥DN40 15、截止閥DN50 接通支管系統(tǒng)：和總管接通原則一樣，首先開啟15號、14號截止閥在系統(tǒng)內通N2，然后逐步打開7號閥和10號閥，此時8號閥門前為氧氣 (壓力0.8mpa)8號閥門后為空氣加N2氣(壓力略高于高爐冷風壓力)。然后遠距離開啟8號氧氣壓力調整閥，系統(tǒng)貫穿，關閉15號、14號閥。工長可用8號閥(小高爐19號)調整供氧量，一般500、1000、1500、2000、2500m3/h(小高爐300、500、860 m3/h)氧氣進入高爐參加爐內的冶煉過程。同時相應調整焦炭負荷和噴煤量。保證高爐在新的熱平衡狀態(tài)下順當進行。 其

16、他高爐接通氧和調整氧也按此程序進行。 用氧量調整一般高爐是逐步提高的，敬業(yè)高爐用氧也需遵循此原則，但由于生產(chǎn)任務要求，進行速度應快些，使大高爐供氧量盡快達到2500 m3/h(富氧率2.32%),盡量多增產(chǎn)，滿意煉鋼要求為企業(yè)完成全年生產(chǎn)任務作貢獻。 高爐使用氧氣平安留意事項 1、 首先供氧設備保證合乎要求，系統(tǒng)用四氯化碳清洗并用N2或干燥壓縮空氣吹掃，經(jīng)過嚴密性和強度試驗合格。 2、 正確使用，即按技術規(guī)程用氧，特殊是初次送氧有關領導應親自指揮，開啟閥門挨次正確，先通N2隋化。 3、 用氧高爐及其四周環(huán)境潔凈，不能有油污及其他易燃品、勞保品、工具亦要無油污，留意防止靜電。 4、 快速切斷閥能

17、在特別狀態(tài)下，快速關閉，切斷氧源。在支系統(tǒng)中，10號閥(小高爐為21號閥)在氧氣壓力0.5 mpa或0.9mpa，即自動關閉，也可依據(jù)管網(wǎng)實際狀況作調整。另外，當高爐冷風壓力0.13mpa(小高爐0.08mpa)快速切斷閥10號(21號)也自動關閉。 在總系統(tǒng)中來氧壓力為1.6mpa，當其降低到1.0mpa，說明供氧系統(tǒng)故障，馬上關閉5號閥，支系統(tǒng)關閉10號(21號)閥，充N2，隋化、保壓，快速聯(lián)系，查明緣由，打算如何連續(xù)處理。 5、 高爐確定操作氧氣閥門負責人，未經(jīng)負責人指派，其他人員不行操縱氧氣有關閥門，防止發(fā)生意外。 富氧噴煤學習資料() 天津鐵廠富氧噴吹煤粉技術介紹 天津鐵廠原有五座高

18、爐(3550、600、300)，1988年開頭噴吹煤粉，1992年全廠煤比達到87kg/t，為了在原有焦爐生產(chǎn)力量的基礎上將生鐵產(chǎn)量提高到200萬噸以上，只能靠增加煤比補充燃料不足。當煤比超過100kg/t(1995年)之后如何連續(xù)提高煤比，除盡可能提高風溫外，只能靠采納富氧技術。而1994年天鐵330噸轉爐、26000m3/h制氧機投產(chǎn)，也為高爐采納富氧噴吹煤粉技術供應物質基礎。 一、 5#(300 m3)高爐首先采納富氧噴吹煤粉技術 天鐵5#高爐1989年10月建成1992年7月采納噴煤技術，當年就達到較高煤比，它距煉鋼空分車間也近，打算先在5#高爐建立試驗性的富氧設施，經(jīng)過多次考察，選定

19、氧氣閥門站的設計方案。來氧壓力為0.75mpa，供氧力量10003000m3/h經(jīng)減壓后進入冷風管道，管線長約250米，全部選用1594 .5的不銹鋼管，其閥門站的內部流程和主要設備如下圖： 1、J41W-25T型截止閥 DN150 銅質 3個 2、流量計PN16 量程05000m3/h 3、ZMN-40K型薄膜調整閥DN100 1Cr18Ni9Ti 4、H41W-30T型止回閥 DN150 銅質1個 5、ZSPC-16KS型氣動活塞切斷閥DN150 1Cr18Ni9Ti 6、氧氣壓力表01.0mpa 2個 另外還有吹掃和充壓的N2系統(tǒng)對保證平安用氧很重要。 5#高爐富氧系統(tǒng)是1995年3月2

20、5提正式投入運行的初次用氧僅500 m3/h，并相應調整噴煤量和焦炭批重，使用比較順當，二季度煤比就達到145kg/t，下面列出其初次用氧和2021年的生產(chǎn)技術指標： 1995年二季度(300 m3) 2021年度(380 m3) 有效容積利用系數(shù)t/m3.d 2.156 3.158 入爐焦比kg/t 424 365 煤比kg/t 145 156 富氧率% 1.34 2.82 富氧量m3/h 851 2297 氧單耗m3/t 32 46 高爐風量m3/min 833 1068 風溫 989 1119 數(shù)據(jù)表明氧耗32m3/t，使煤比增加了40kg/t和猜測的每增1kg/t煤比需增氧0.6-1.

21、0m3/t比較吻合，特殊是從1996年10月1日到1997年9月30日，一年時間內連續(xù)用氧，富氧率為1.71%煤比達到151kg/t，個別月份富氧率2.48%，煤比達到186kg/t處于當時國內較高水平。5#高爐富氧用的是煉鋼余氧。和其他廠一樣，煉鋼富余就用，不富余就停。隨煉鋼生產(chǎn)進展，富余的氧越來越少，1997年四季度5#高爐終止了富氧噴煤試驗。 二、 天鐵高爐全部采納富氧噴吹煤粉技術 為了保證高爐應用富氧噴吹技術，在5#高爐進行富氧噴吹煤粉試驗的同時，天鐵啟動了高爐專用的15000m3/h制氧機的討論和設計，并于1998年9月順當投入運行。這種制氧機的特點是采納內壓縮流程，即在分餾塔內，當

22、氧氣尚處于液體狀態(tài)用液氧泵將其壓縮使其出塔后的壓力即可達到0.6 mpa,可直接送高爐使用，不再使用加壓減壓再送高爐使用的流程，氧氣成本僅0.32元/m3(當時正常氧氣成本為0.48元/ m3)有利于降低高爐能耗和成本。為全廠高爐采納富氧噴煤技術供應了條件。 全廠高爐供氧流程和設備參數(shù)選擇 按氧壓0.6 mpa，氧量15000 m3/h設計，從空分廠出來的氧氣總管為DN400的，首先分出一支DN200的去5#高爐代替其原來的輸氧管道。DN400氧氣總管到南區(qū)后分成兩支DN300的管道。分別進入1#-2#和3#-4#高爐閥門站區(qū)，再分為兩支DN200的進入高爐的各自閥門系統(tǒng)。閥門站內的流程和設備

23、基本和5#高爐相同，只是規(guī)格由DN150的改為DN200的，本系統(tǒng)采納的是優(yōu)質碳素無縫管，中間增加多處阻燃節(jié)，使用過程始終比較平安。 全廠高爐應用富氧噴煤技術的狀況 15000m3/h制氧機供五座高爐使用，平均氧量達到3000m3/h是不錯的，但同樣受到煉鋼影響，為保證煉鋼進展設計已考慮向煉鋼輸氧方案，煉鐵只保1#、5#高爐用氧，其他高爐富余就用，不富余就減或停。1999年全廠高爐煤比達到131kg/t，其中1#高爐達到169kg/t，5#高爐達到170kg/t，6月份曾達到208kg/t，處于國內較高水平。 1#高爐雖然是首次用氧，擔當國家產(chǎn)業(yè)化項目，使用效果較好。特殊是1999年上半年煤比

24、達到較高水平，詳細指標如下： 1月 2月 3月 4月 5月 6月 利用系數(shù)t/m3.d 2.268 2.217 2.187 2.047 2.236 2.226 煤比kg/t 139 150 ; 158 168 189 198 富氧率% 1.74 1.60 1.44 1.31 2.01 2.11 氧耗m3/t 26.31 25.09 23.07 22.00 32.13 33.32 風溫 1093 1102 1109 1093 1112 1113 可見單就一座高爐，能保證用氧，煤比可達到較高水平。2021年以后，由于煉鋼新建的15000m3/h制氧機投產(chǎn)，高爐專用的制氧機才真正保高爐專用。各高爐樂

25、觀采納富氧技術，使生鐵產(chǎn)量和高爐煤比全面提高，特殊是大修改造后的4#、5#高爐表現(xiàn)更好，現(xiàn)列出2021年9月份全廠高爐主要指標供參考 1# 2# 3# 4# 5# 全廠 高爐容積m3 550 700 600 700 380 2930 利用系數(shù)t/m3.d 2.257 2.511 2.424 2.830 3.217 2.613 焦比 kg/t 411 365 410 364 351 379 煤比kg/t 149 151 152 161 160 155 富氧率 % 2.43 2.15 2.78 2.33 2.81 2.46 氧耗m3/t 34 30 32 36 46 35 供氧量m3/h 1748

26、 2202 1912 2968 2356 11186 風溫 1120 1191 1031 1097 1126 1114 高爐煤比指標已達到國內中等以上水平，仍有較大進展空間。 三、 高爐富氧對高爐冶煉過程的影響 高爐富氧能加速風口前碳的燃燒過程，提高理論燃燒溫度，既提高了產(chǎn)量，又彌補了噴煤量增加造成的理論燃燒溫度下降和氧過剩系數(shù)降低的缺點，富氧和噴吹煤粉是互補技術。 富氧有利于高爐強化和提高煤比，但過高又將使高爐過程效益變差，天鐵多年應用富氧噴吹煤粉技術的閱歷認為，富氧1.52.0%氧耗2030m3/t，可使高爐煤比增加4050kg/t。當然各廠冶煉條件不同，時間不同，可適當增減，比如天鐵現(xiàn)在

27、供氧條件較好，高爐富氧率普遍超過了2.0%，總之以獲得最好的經(jīng)濟效益為準。 一般在高爐操作過程中，變動氧、煤、風溫、濕度均按其對理論燃燒溫度的影響來協(xié)調，按理論燃燒溫度計算公式可計算出各種參數(shù)變化對其 影響，結果如下： 風溫 100 理論燃燒溫度 76 煤比 10kg/t 理論燃燒溫度 20 富氧率 1% 理論燃燒溫度 38 濕度 1% 理論燃燒溫度 39 這樣把握風溫提高100可增加煤比40kg/t,而富氧1%煤比約增加20kg/t,然后依據(jù)高爐實際運行狀態(tài),推斷其值是否合適,再適當調整后使用.另外還可用最大煤量公式和氧氣過剩系數(shù)計算公式,進行核對,找出適合本高爐參數(shù). 日常操作過程中,高爐富氧率可按下列公式計算: O2=QO260x0.785/Q風 式中: O2富氧率% QO2高爐使用的實際氧氣量m3/h Q風高爐風量 m3/min 0.785富氧中純氧和風中含氧量差0.995-0.21 四、 高爐富氧噴吹煤粉經(jīng)濟效益分析 高爐使用氧氣之后，要提高煤比同時應相應提高高爐產(chǎn)量，才能有真正的效益，假如增產(chǎn)少，可能無效益，甚至會消失負值。