球團(tuán)豎爐配加管氧的工業(yè)性試驗(yàn)研究

1、球團(tuán)豎爐配加管氧的工業(yè)性試驗(yàn)研究上傳于：1970-01-01 08:00:00   作者：base   來源：趙玉潮    瀏覽：0次   評(píng)論：0條生球焙燒時(shí)，氣體介質(zhì)的特性將嚴(yán)重影響生球的氧化、脫硫和固結(jié)。通常，氣體介質(zhì)的特性可按燃燒產(chǎn)物的含氧量確定。有關(guān)氧化反應(yīng)機(jī)理，人們已經(jīng)做了大量的研究工作，但至今仍未得到透徹的闡明。根據(jù)已有的認(rèn)識(shí)，一般認(rèn)同文獻(xiàn)1中提到的球團(tuán)氧化未反應(yīng)核收縮模型，它符合化學(xué)反應(yīng)的吸附一擴(kuò)散學(xué)說，該模型認(rèn)為Fe3O4的氧化反應(yīng)過程分為兩個(gè)連續(xù)的階段進(jìn)行。首先是大氣中的氧被吸附在磁鐵礦顆粒表面

2、，形成一Fe2O3薄層，隨著焙燒溫度的進(jìn)一步升高，離子活動(dòng)能力增大，在一Fe2O3薄層外圍形成穩(wěn)定的Fe2O3薄層。從球團(tuán)氧化的實(shí)質(zhì)看，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，F(xiàn)e2向一Fe2O3層擴(kuò)散，當(dāng)擴(kuò)散至一Fe2O3與Fe2O3的界面處時(shí)與吸附的氧作用形成Fe3，F(xiàn)e3抖則向里擴(kuò)散。與此同時(shí)，O2以不斷失去電子成為原子，又不斷與電子結(jié)合成為O2的交換方式向內(nèi)擴(kuò)散到晶格的結(jié)點(diǎn)上，最終使Fe3O4全部成為Fe2O31。一般認(rèn)為，氣氛中的氧分壓對(duì)球團(tuán)性質(zhì)的影響較為明顯，隨著氣氛中樣濃度增高，球團(tuán)氣孔率有增大的傾向2。根據(jù)文獻(xiàn)1可知，等溫條件下Fe3O4完全氧化所需要的時(shí)間。由上可知，氣體中氧含量越高，氧分壓、氧

3、分子的擴(kuò)散吸附和氧化反應(yīng)速率K也越高，同樣完全氧化所需時(shí)間也就越小。因此，要提高豎爐球團(tuán)生產(chǎn)能力和球團(tuán)礦質(zhì)量，提高燃燒氣體的含氧量是有效途徑之一。濟(jì)鋼球團(tuán)進(jìn)行了助燃風(fēng)配加管道氧氣以提高爐內(nèi)含氧量的探索。1 試驗(yàn)準(zhǔn)備11 管道的敷設(shè)與安裝用DNl00mm不銹鋼管從煉鐵氧氣管道接出，引至球團(tuán)廠風(fēng)機(jī)房2#豎爐助燃風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，經(jīng)過卸壓包卸壓后與空氣一起被抽進(jìn)助燃風(fēng)管道系統(tǒng)。在管道接人和出口端設(shè)置蝶閥，安裝壓力表和流量表，安裝完畢后，按照規(guī)范要求對(duì)整個(gè)管道進(jìn)行脫脂和吹掃。氧氣管道示意簡(jiǎn)圖見圖1。2試驗(yàn)安排及調(diào)整情況22試驗(yàn)安排及氣氛測(cè)試儀器基準(zhǔn)期：8月209月5日試驗(yàn)期：9月628日在基準(zhǔn)期每天檢測(cè)兩次

4、助燃風(fēng)流量、燃燒廢氣含氧量和產(chǎn)量、質(zhì)量情況；試驗(yàn)期間跟蹤檢測(cè)助燃風(fēng)、燃燒廢氣的含氧量及其管氧壓力波動(dòng)情況，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的跟蹤記錄和整理分析，爐況參數(shù)和產(chǎn)量、燒成質(zhì)量的記錄與分析。采用全自動(dòng)氣氛測(cè)量?jī)x測(cè)試氣體含氧量及其它成分。因氧氣流量表安裝后不能使用，新購氧氣流量表到23日才投人使用。在此期間，根據(jù)助燃風(fēng)和燃燒室廢氣含氧量的檢測(cè)結(jié)果及管氧壓力來調(diào)整供氧量。3試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析31配加量的變化及對(duì)爐內(nèi)氧化氣氛的影響由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表1和圖2可以明顯看出，隨著閥門開啟度的減小，管氧出口壓力上升，流量相應(yīng)減少；燃燒廢氣的含氧量與助燃風(fēng)的含氧量呈明顯的線性正相關(guān)。在試驗(yàn)1階段管氧閥門全部開啟時(shí)，出口壓力最小、流量

5、最大，助燃風(fēng)和燃燒廢氣含氧量高達(dá)367和185 ，分別是大氣含氧量(209)和基準(zhǔn)期廢氣含氧量(533)的176和34倍。2階段把閥門關(guān)至壓力12MPa，助燃風(fēng)和燃燒室廢氣含氧量仍分別高達(dá)306和16左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過理論界定的強(qiáng)氧化氣氛(>8)的標(biāo)準(zhǔn)，形成超強(qiáng)氧化性氣氛；當(dāng)逐步把閥門關(guān)至壓力175 MPa時(shí)，氧氣流量550m3h，廢氣的含氧量為785，接近強(qiáng)氧化氣氛8的標(biāo)準(zhǔn)，助燃風(fēng)和燃燒廢氣的含氧量仍分別都比基準(zhǔn)期高出25個(gè)百分點(diǎn)。從圖2可以看出，燃燒廢氣和助燃風(fēng)的含氧量分別在7512和2428比較合適，能夠滿足豎爐球團(tuán)產(chǎn)量的要求。32對(duì)豎爐熱工參數(shù)的影響由表2可以看出：配加管氧后，助燃風(fēng)

6、量明顯上升，助燃風(fēng)量由基準(zhǔn)期的21000m3h增加到2400026000m3h；煤氣量由原來的10500m3h提高到12000m3h；冷卻風(fēng)量大幅度上升，由原來的42000m3h提高到49000m3h；試驗(yàn)期間煤氣熱值波動(dòng)對(duì)廢氣含氧量有一定影響。由于風(fēng)量、煤氣量的增加，爐內(nèi)的動(dòng)能、熱能嚴(yán)重不足的問題得到了解決，爐內(nèi)氣氛更為活躍、氣流的分布相對(duì)更加均勻。33對(duì)球團(tuán)礦產(chǎn)量的影響配加管氧后，爐內(nèi)氧化氣氛增強(qiáng)、氧勢(shì)增加，氧元素向球團(tuán)內(nèi)部的滲透(擴(kuò)散)速度加快，爐內(nèi)的氧化反應(yīng)速度同步加快，為2#豎爐增加產(chǎn)量提供了必備條件；同時(shí)，由于2#爐用煤氣加壓機(jī)提高了壓力，在煤氣熱值較低的情況下，保證了2#爐煤氣量

7、充足的供應(yīng)，為生產(chǎn)提供充足的熱量。目前，2#豎爐日生球人爐量高達(dá)2150t左右，比配加管氧前高出50td。根據(jù)圖2和公式3可以計(jì)算出，當(dāng)燃燒廢氣含氧量為1252時(shí)，日生球量可達(dá)2159t。34對(duì)成品球質(zhì)量的影響由表3和圖2可知，在配加管氧試驗(yàn)期間，盡管2豎爐產(chǎn)量比基準(zhǔn)期有大幅度的提高，但成品球團(tuán)礦的質(zhì)量、強(qiáng)度比以前仍有一定程度的提高。其中轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別比基準(zhǔn)期高06個(gè)百分點(diǎn)和40N個(gè)球。從現(xiàn)場(chǎng)成品礦也可明顯看出，燒成質(zhì)量比以前有明顯改善，燒成顏色一致，燒成均勻，“夾生”、燒不透和同心裂紋大幅度減少，證明配氧后氧化反應(yīng)和晶格轉(zhuǎn)化比較完全、徹底。根據(jù)圖2和公式3可以計(jì)算出，當(dāng)燃燒廢氣含氧量

8、分別為1026和1188時(shí)，球團(tuán)礦抗壓和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度分別達(dá)到最佳水平。4經(jīng)濟(jì)效益分析41增加的效益：(1)按市場(chǎng)價(jià)計(jì)算：按每天生球投入量增加50t折合成品球41t，噸礦利潤(rùn)按目前進(jìn)廠巴西球(1500元t)、礦粉(880元t)、粘結(jié)劑(280元t)消耗量為30Kg、加工費(fèi)9122元t進(jìn)行計(jì)算，為公司創(chuàng)造的價(jià)值為(1500880×097280×0039122)×4122418元d；球團(tuán)礦強(qiáng)度和冶金性能的提高在高爐節(jié)焦增產(chǎn)、改善爐況等方面創(chuàng)造的效益也是相當(dāng)可觀的。而且，隨著市場(chǎng)資源的短缺，其在今后創(chuàng)造的效益將更大。(2)按內(nèi)部計(jì)劃價(jià)計(jì)算：以內(nèi)部t礦利潤(rùn)80元計(jì)，則在球團(tuán)廠內(nèi)

9、部每天創(chuàng)造的價(jià)值為80×4l3280元d。42消耗氧氣增加成本由上述分析可知，燃燒廢氣最合適的含氧量為12，對(duì)應(yīng)的氧氣消耗是2000m3h。按市場(chǎng)氧氣價(jià)格08元m。計(jì)算，每天共消耗氧氣48000m3，計(jì)38400元天；如果按強(qiáng)氧化氣氛的標(biāo)準(zhǔn)(>8)氧氣550 m3h進(jìn)行計(jì)算，每天共消耗氧氣13200m3，計(jì)10560元天。具體效益比較，見表4。由表4可以看出，按市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算，廢氣含氧量8時(shí)能獲得巨大的效益，當(dāng)達(dá)到12時(shí)；如果按內(nèi)部計(jì)劃價(jià)格計(jì)算，在球團(tuán)內(nèi)部沒有任何效益。5 結(jié)論通過管氧試驗(yàn)的跟蹤檢測(cè)、觀察和分析，可以得出如下結(jié)論：1)配加管氧試驗(yàn)后，熱工參數(shù)發(fā)生很大變化，尤其是風(fēng)和煤氣等動(dòng)力和熱能的供應(yīng)都大幅度增加，使?fàn)t內(nèi)的氣氛更加活躍，氣流