高爐風(fēng)口直徑和風(fēng)口焦炭粒度對高爐影響規(guī)律的研究

1、高爐風(fēng)口直徑和風(fēng)口焦炭粒度對高爐影響規(guī)律的研究張立國1劉德軍1張磊2張海明3范振夫3劉寶奎3(1.鞍鋼新軋鋼公司技術(shù)中心2.鞍山科技大學(xué)3.鞍鋼新軋鋼公司煉鐵總廠摘要通過計算,研究了不同風(fēng)口直徑、風(fēng)口長度和高爐風(fēng)口焦炭不同粒度組成對高爐風(fēng)口回旋區(qū)的徑向長度、寬度、高度和體積的影響。關(guān)鍵詞高爐風(fēng)口直徑焦炭粒徑回旋區(qū)中圖分類號:T F531文獻標(biāo)識碼:A文章編號:100624613(20060120007204 Study on Influence R egularity of BF T uyere D ia m eter and Coke Particle Size on ItZhang L i

2、 guo1L i u D ejun1Zhang L e i2Zhang Ha i m i n g2Fan Zhenfu3L i u Baokui3(1.T echno l ogy Cen ter of A ngang N e w Steel Co.,L td.2.A n shan Science and T echno l ogy U n iversity3.General Ironm ak ing P lan t of A ngang N e w Steel Co.,L td.AbstractInfluence of differen t tuyere diam eter,length an

3、d coke particle sizes compo siti on on radial length,w idth,heigh t and vo lum e in BF tuyere ro tary regi on is studied by calculati on.Key W ordsBFtuyere diam etercoke particle sizero tary regi on1前言高爐風(fēng)口回旋區(qū)的大小對高爐爐料的下降有著決定性的影響。研究影響回旋區(qū)的因素,對穩(wěn)定回旋區(qū)及高爐操作有重要意義。本文分析了高爐風(fēng)口直徑、風(fēng)口長度和風(fēng)口總面積以及風(fēng)口回旋區(qū)焦炭粒度對回旋區(qū)的影響,借助于

4、經(jīng)驗公式和風(fēng)口取樣給出了風(fēng)口回旋區(qū)有關(guān)參數(shù)的計算方法。2回旋區(qū)參數(shù)的計算根據(jù)鼓風(fēng)穿透力、焦炭重力和回旋區(qū)壁(即死料堆焦炭層的反力分析,得到回旋區(qū)深度即在高爐徑向上回旋區(qū)前端距風(fēng)口的最大水平距離D R1:D RD T=0.315×p f0.567我們根據(jù)鞍鋼現(xiàn)有生產(chǎn)條件,結(jié)合實驗室和張立國,工程師,2003年畢業(yè)于鞍山科技大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè),現(xiàn)于鞍鋼新軋鋼公司技術(shù)中心冶金工藝研究所從事煉鐵原燃料生產(chǎn)工藝的研究(114009。高爐實測數(shù)據(jù),對原公式中的常數(shù)進行了修改,結(jié)果為:D RD T=0.409×p f0.693式中D R回旋區(qū)前端距風(fēng)口水平距離,mD T風(fēng)口直徑,m;p f

5、穿透因子。p f=0s×D P(V gS T2T rP b×298式中0爐腹煤氣密度,kg m3;s焦炭粒子密度,kg m3;V g體積流率,m3 s;T r高爐回旋區(qū)的煤氣溫度,K;P b鼓風(fēng)壓力,kPa;D P焦炭粒子的粒徑,m。2.1相關(guān)參數(shù)的探討以鞍鋼11號高爐為例,進行相關(guān)參數(shù)的分析。(1高爐煤氣成分煤氣成分取值:CO為37%,N2為62%,H2為1%。CO、N2和H2的分子量分別為28、28和72006年第1期總第337期鞍鋼技術(shù)AN GAN G T ECHNOLO GY2。28×37%+62×28+2×1%=27.74,1mo l

6、 氣體在標(biāo)態(tài)下體積為0.0224m 3,則:0=0.027740.0224=1.238(kg m 3(2焦炭粒子的密度以鞍鋼現(xiàn)有生產(chǎn)條件,焦炭粒子的密度大約為600660kg m 3,取650kg m 3。(3風(fēng)口焦粒度2005年3月9日,鞍鋼11號高爐休風(fēng)19h ,在休風(fēng)期間對高爐進行了風(fēng)口焦的取樣,取樣篩分結(jié)果見表1,其平均粒度為0.0155m 。表111號高爐風(fēng)口焦粒度組成檢測結(jié)果粒度范圍 mm占比例 %>401.65254020.68162517.33101619.2451020.62<520.48(4鼓風(fēng)量在正常生產(chǎn)條件下,11號高爐的鼓風(fēng)量Q w 為5300m 3 m

7、in ,則體積流率為:V g =Q w60(5風(fēng)口總面積11號高爐共有30個風(fēng)口,風(fēng)口平均直徑D T為0.125m ,則風(fēng)口總面積為:S T =30D T22=0.368m 2(6回旋區(qū)煤氣溫度回旋區(qū)煤氣溫度并不是一個固定的數(shù)值,它隨著高爐生產(chǎn)的變化而變化。為了簡化計算,取煤氣溫度為固定值T r =2200+273=2473K 。(7鼓風(fēng)壓力為了方便計算,取平均鼓風(fēng)壓力為334kPa 。2.2回旋區(qū)長度、寬度、高度和體積的計算根據(jù)以上數(shù)據(jù),以11號高爐正常的生產(chǎn)條件為例,計算回旋區(qū)的長度、寬度、高度和體積。(1回旋區(qū)前端距風(fēng)口的最大水平距離D Rp f =0s D P ×V g S

8、t 2×T r 298P b =1.238650×0.015497×(88.3330.3682×2473334×298=175.943D RD T=0.409×p f 0.693D R =D T ×0.409×p f0.693=0.125×0.409×175.9430.693=1.839(m (2回旋區(qū)的寬度WRW R D T =2.631×(D RD T0.331W R =2.631×(D R D T0.331×D T =2.631×(1.8390.12

9、50.331×0.125=0.801(m (3回旋區(qū)的高度HR4HR 2+D R 2H R ×D T=8.780(D R D T0.721帶入相關(guān)的數(shù)據(jù),可得方程:4HR 2-7.630H R +3.382=0解方程有兩個根,取H R =1.207(m 。(4回旋區(qū)的體積V RV R =0.53×D R ×W R ×HR=0.53×1.839×0.801×1.207=0.942(m 33風(fēng)口直徑對回旋區(qū)參數(shù)的影響在采用不同風(fēng)口直徑的情況下,回旋區(qū)的長度、寬度、高度和體積的關(guān)系見表2。表2不同風(fēng)口直徑下回旋區(qū)的各項參

10、數(shù) m風(fēng)口直徑D RWRHRV R0.1201.9790.7981.0800.9040.1221.9170.7991.1580.9400.1241.8670.8011.1920.9450.1251.8390.8011.2070.9420.1261.8130.8011.2150.9350.1281.7630.8021.2300.9220.1301.7160.8031.2400.9010.1321.6740.8061.2470.8920.1351.6100.8071.2520.862風(fēng)口直徑與回旋區(qū)前端距風(fēng)口最大水平距離8鞍鋼技術(shù)2006年第1期總第337期的關(guān)系見圖1。從圖1中我們可以看出,隨著

11、風(fēng)口直徑的增大,回旋區(qū)前端距風(fēng)口最大水平距離變短 。圖1風(fēng)口直徑與回旋區(qū)前端距風(fēng)口最大水平距離的關(guān)系11號高爐2004年采用了部分長風(fēng)口, 縮小了風(fēng)口直徑,在風(fēng)量固定的情況下,加大了回旋區(qū)的水平距離,使?fàn)t缸中心的死料柱被吹活,爐缸中心氣流分布更加合理,高爐反應(yīng)更加充分。 風(fēng)口直徑與回旋區(qū)寬度回歸分析散點圖見圖2。從圖2中我們可以看出,隨著風(fēng)口直徑的增大 ,回旋區(qū)的寬度增加,但增加量非常小,基本上可以視為不變。圖2風(fēng)口直徑與回旋區(qū)寬度的關(guān)系風(fēng)口直徑與回旋區(qū)高度回歸分析散點圖見圖3。從圖3我們可以看出,隨著風(fēng)口直徑的增大,風(fēng)口回旋區(qū)的高度不斷增加,但增加的趨勢逐漸減緩,說明隨著風(fēng)口直徑的增加,對回

12、旋區(qū)高度的影響越來越小。風(fēng)口直徑與回旋區(qū)體積回歸分析的散點圖見圖4。從圖4我們可以看出,隨著風(fēng)口直徑的增大,回旋區(qū)的體積增大,但到達峰值以后將逐漸減小,風(fēng)口直徑為0.125m 時,回旋區(qū)的體積達到最大。11號高爐現(xiàn)有30個風(fēng)口,風(fēng)口直徑全部為01125m ,適當(dāng)發(fā)展了高爐的邊緣氣流,冶煉效果最佳。圖3風(fēng)口直徑與回旋區(qū)高度的關(guān)系圖4風(fēng)口直徑與回旋區(qū)體積的關(guān)系實踐證明,11號高爐采用0.125m 的風(fēng)口后,2005年上半年高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。4焦炭粒子粒徑與回旋區(qū)的關(guān)系鞍鋼11號高爐曾采用過熱態(tài)性能較好的焦炭,對此也進行了風(fēng)口焦的取樣,取樣檢驗結(jié)果見表3。從表3中我們可以看出,同表1相比,焦炭的粒度

13、組成明顯改善,高爐內(nèi)焦炭粒徑增大,平均粒度增大了1mm ,根據(jù)計算,回旋區(qū)參數(shù)減小(回旋區(qū)體積減小了0.090m 3。為保持回旋區(qū)大小穩(wěn)定,在改善焦炭熱態(tài)性能的同時,必須提高噴煤量,以增加煤氣體積。即若要提高噴煤量,必須改9張立國劉德軍張磊張海明范振夫劉寶奎高爐風(fēng)口直徑和風(fēng)口焦炭粒度對高爐影響規(guī)律的研究善焦炭熱態(tài)性能,才能保證回旋區(qū)的穩(wěn)定。表3風(fēng)口焦的粒度組成粒度范圍 mm比例 %>404.29254020.89162519.47101617.8051018.52<519.035結(jié)論在未考慮風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)和風(fēng)量變化等因素的情況下,通過動力學(xué)相關(guān)計算,可得出如下結(jié)論:(1在保

14、持風(fēng)量不變的情況下,縮小高爐風(fēng)口面積能夠?qū)⒏郀t中心吹活,中心氣流更加活躍,有利于提高高爐的脫硫能力。同時,可使回旋區(qū)寬度略有增加,回旋區(qū)高度加大。(2風(fēng)口區(qū)焦炭粒度的增大,可使回旋區(qū)的體積等各項參數(shù)減小,因此有利于噴煤操作。即要增加噴煤量,必須改善焦炭熱態(tài)性能,才能保持風(fēng)口前回旋區(qū)的穩(wěn)定。本文得到了老專家安云沛同志的指導(dǎo)和幫助,在此表示感謝!參考文獻1周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊.北京:冶金工業(yè)出版社,2003(編輯孫永方收稿日期:20050928國內(nèi)冶金行業(yè)首個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)輸出項目鞍鋼輸出濟鋼1700A SP 工程全線竣工2006年1月16日,鞍山鋼鐵集團公司輸出濟鋼1700A

15、 SP 中薄板坯連鑄連軋成套工程全線竣工,投入試生產(chǎn)。此舉表明,鞍鋼A SP 技術(shù)已具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展能力,成為全國冶金行業(yè)第一個大規(guī)模技術(shù)輸出的鋼鐵企業(yè)。熱連軋技術(shù)是當(dāng)今國際冶金行業(yè)公認的技術(shù)密集、難度大的鋼鐵技術(shù)之一。截至20世紀(jì)末,世界上只有德國、日本、美國等少數(shù)國家具有成套輸出這種技術(shù)的能力。近年來,鞍鋼依靠自主創(chuàng)新,消化、吸收國內(nèi)外先進熱連軋技術(shù),開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的A SP 技術(shù),建成了1700A SP 中薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線。這條生產(chǎn)線以投資省、效益高、技術(shù)先進、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異被譽為連鑄連軋國產(chǎn)化的樣板生產(chǎn)線,享有很高聲譽。2006年1月16日下午,專程來到濟鋼的該工程技術(shù)總顧問、

16、中國工程院院士、鞍鋼總經(jīng)理劉王介,下達了熱負荷過鋼試車的命令。隨后,一塊通紅的鋼坯從加熱爐中緩緩移出,順利穿過粗軋機和精軋機,濟鋼歷史上第一卷熱軋板卷誕生了。在試車現(xiàn)場,劉王介高興地說,鞍鋼首條具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)線輸出濟鋼,并實現(xiàn)熱負荷試車一次成功,標(biāo)志著我們多年為之奮斗的理想已變?yōu)楝F(xiàn)實。濟鋼A SP 工程的投產(chǎn)對濟鋼、對鞍鋼、對我國冶金工業(yè)、對科技創(chuàng)新及建設(shè)創(chuàng)新型國家,都具有重大的歷史意義。濟鋼黨委書記、總經(jīng)理李長順高度評價了這一工程。他說,鞍鋼人用實際行動推動了中國冶金重大技術(shù)裝備的發(fā)展;同時,國產(chǎn)化A SP 連鑄連軋技術(shù)也是中國鋼鐵工業(yè)自主創(chuàng)新能力不斷提升的體現(xiàn),并且結(jié)束了山東省無熱軋薄板的歷