煉鐵講義 高爐煉鐵工藝

煉鐵講義高爐煉鐵工藝第1頁/共99頁6.1高爐煉鐵生產(chǎn)的原則第2頁/共99頁各類因素之間關系的分析1）產(chǎn)量和消耗之間的關系2）效益與產(chǎn)量、消耗之間的關系3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關系4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關系第3頁/共99頁1）產(chǎn)量和消耗之間的關系高爐有效容積利用系數(shù)=冶煉強度/焦比第4頁/共99頁為了使高爐產(chǎn)量↑有4種途徑：I不變，K↓K不變，I↑隨I↑，K有所↓隨I↑，K有所↑但K上升的幅度不如冶煉強度增長的幅度大（一般不采用）對一個實際高爐而言，存在與最低焦比相適宜的冶煉強度I適第5頁/共99頁冶煉強度和焦比之間的關系第6頁/共99頁冶煉強度和焦比的關系分析I＜I適時：煤氣流速低，動壓頭小→煤氣分布不均勻（邊緣發(fā)展）→煤氣熱能、化學能利用不充分→直接還原發(fā)展→焦比升高隨I↑→煤氣流分布改善（風量、煤氣量↑，煤氣速度↑）→煤氣熱能、化學能利用改善→間接還原發(fā)展→焦比降低（直到與I適相對應的最低焦比值）第7頁/共99頁冶煉強度和焦比的關系分析I＞I適時：煤氣流速過大第8頁/共99頁適宜冶煉強度和焦比的關系第9頁/共99頁冶煉條件改善加強原料準備采取合理的爐料結(jié)構(gòu)提高爐頂煤氣壓力使用綜合鼓風改造設備第10頁/共99頁各類因素之間關系的分析1）產(chǎn)量和消耗之間的關系2）效益與產(chǎn)量、消耗之間的關系（自學）3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關系4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關系第11頁/共99頁各類因素之間關系的分析1）產(chǎn)量和消耗之間的關系2）效益與產(chǎn)量、消耗之間的關系（自學）3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關系4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關系第12頁/共99頁3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關系第13頁/共99頁提高高爐壽命的對策采用高質(zhì)量爐襯（碳磚、碳化硅磚等）改進高爐冷卻設備和采取先進的冷卻技術采用釩鈦爐渣護爐提高高爐的操作水平第14頁/共99頁各類因素之間關系的分析1）產(chǎn)量和消耗之間的關系2）效益與產(chǎn)量、消耗之間的關系（自學）3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關系4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關系第15頁/共99頁4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關系第16頁/共99頁6.2高爐操作制度第17頁/共99頁1）裝料制度爐料裝入爐內(nèi)方式的總稱；不同爐料對煤氣流的阻力有差異；爐料在高爐截面上的分布狀況影響煤氣流的分布；煤氣流分布直接影響礦石的下降、還原、軟化熔融等。第18頁/共99頁爐料性質(zhì)對布料的影響（A）第19頁/共99頁爐料性質(zhì)對布料的影響（B）第20頁/共99頁爐料性質(zhì)對布料的影響（C）第21頁/共99頁高爐爐頂裝料設備料車——鐘式P·W——無鐘式第22頁/共99頁第23頁/共99頁第24頁/共99頁影響爐頂裝料狀況的因素第25頁/共99頁第26頁/共99頁（1）料線的定義鐘式爐頂——大鐘在開啟位置時的下沿至料面的垂直距離無鐘爐頂——旋轉(zhuǎn)溜槽在最小夾角時其出口至料面的垂直距離第27頁/共99頁料線生產(chǎn)上料線一般是相對穩(wěn)定的，只有在裝料順序調(diào)節(jié)不能滿足要求時才改變料線。料線不宜選得太深，因為過深的料線不僅使爐喉部分容積得不到利用，而且礦焦界面混合效應加大，不利于煤氣流運動和爐礦順行。第28頁/共99頁料線對布料的影響料線越高，爐料堆尖離爐墻越遠發(fā)展邊緣氣流，抑制中心氣流第29頁/共99頁（2）料批批重定義爐料是分批加入高爐的。每批礦石的重量稱為礦石批重；每批焦炭的重量稱為焦炭批重。第30頁/共99頁爐料批重對布料的影響第31頁/共99頁（3）裝料順序定義爐料中礦石和焦炭裝入高爐內(nèi)的先后順序稱為裝料順序一般而言：先入爐的料在爐墻邊沿分布較多堆積到一定程度后才會滾向中心第32頁/共99頁裝料順序?qū)Σ剂系挠绊懙?3頁/共99頁6.2高爐操作制度第34頁/共99頁2）送風制度通過風口向爐內(nèi)鼓風的各種控制參數(shù)的總稱。包括：風量、風溫、風壓、風中含氧量、濕分、風口直徑、噴吹量等參數(shù)→風速和鼓風動能影響爐內(nèi)原始煤氣流的分布。第35頁/共99頁第36頁/共99頁6.2高爐操作制度第37頁/共99頁3）造渣制度第38頁/共99頁3）造渣制度終渣性能控制是指爐渣具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性以保證良好的爐缸熱狀態(tài)和合理的渣鐵溫度，以控制好生鐵成分：[Si]和[S]。造渣制度應相對穩(wěn)定。只有在改換冶煉產(chǎn)品品種或原料成分大變動造成有害雜質(zhì)增加或出現(xiàn)不合格產(chǎn)品，爐襯結(jié)厚需要洗爐，爐襯嚴重侵蝕需要護爐，排堿以及處理爐礦失常等特殊情況下才調(diào)整造渣制度。第39頁/共99頁6.2高爐操作制度第40頁/共99頁4）熱制度在工藝操作上控制高爐內(nèi)熱狀態(tài)的方法的總稱。高爐熱狀態(tài)是指爐子各部位具有足夠相應溫度的熱量以滿足冶煉過程中加熱爐料和各種物理化學反應所需的熱量，以及過熱液態(tài)產(chǎn)品達到要求的溫度。通常用熱量是否充沛、爐溫是否穩(wěn)定來衡量熱狀態(tài)。第41頁/共99頁4）熱制度第42頁/共99頁5）爐礦判斷

高爐冶煉是在密閉的豎爐內(nèi)進行的極為復雜的物理化學反應和熱交換過程，同時它又是一個依靠各輔助系統(tǒng)工作，以及生產(chǎn)組織等支撐的過程。因此受到諸如內(nèi)部、外部、主觀和客觀的眾多因素的影響，造成高爐爐況的波動是絕對的，經(jīng)常性的。生產(chǎn)者的重要任務是及時準確地判斷爐況，并在此基礎上采用各種調(diào)節(jié)措施，保證高爐順行，避免爐況劇烈波動而造成爐況失常，甚至生產(chǎn)事故。

第43頁/共99頁5）爐礦判斷爐況判斷是生產(chǎn)者通過直接觀察和儀表監(jiān)測顯示獲得可靠信息，然后進行邏輯思維分析而得出爐況走向，可能發(fā)生的波動性質(zhì)和幅度?，F(xiàn)代先進高爐還借助于計算機高爐數(shù)學模型及人工智能專家系統(tǒng)等進行爐況判斷。第44頁/共99頁爐礦正常的標志項目征象

煤氣流分布1.爐喉、爐身各層徑向的溫度（流量）分布均勻穩(wěn)定2.爐喉、爐身各層周向的溫度（流量）分布均勻穩(wěn)定3.煤氣利用好，爐頂溫度隨裝料而規(guī)律性波動4.CO2曲線及溫度曲線與基本操作制度的經(jīng)驗值相符

風壓、風量1.風壓與風量的數(shù)值互相適應2.穩(wěn)定，僅有微小波動靜壓力、壓差、透氣性指數(shù)穩(wěn)定，僅有微小波動

料尺1.各尺料位相同、無停滯、滑料或陷落，時間間隔均勻2.單位時間內(nèi)裝料批數(shù)與冶煉強度相適應第45頁/共99頁爐礦正常的標志項目征象

風口1.各風口工作均勻、明亮、活躍、無升降、無掛渣、涌渣現(xiàn)象2.噴吹物無結(jié)焦現(xiàn)象3.風口破損少

渣1.渣溫適宜，流動性好，上下渣及各渣口渣溫相同2.渣樣斷口與冶煉鐵種及造渣制度相適應3.上渣帶鐵少，渣口破損少鐵1.含S、S量符合要求，鐵溫適宜，出鐵始末鐵溫相近，相鄰鐵次的鐵溫及成分相近2.鐵流穩(wěn)定，出鐵量與預計量相近爐頂壓力均勻，向上或向下的尖峰很小爐頂溫度各點溫度記錄成一適當寬度的曲線，隨裝料前后而均勻擺動第46頁/共99頁爐礦失常最常見的：低料線、管道行程、崩料、懸料→利用上下部調(diào)節(jié)及時處理，能較快的恢復爐礦若處理不及時或處理不當，會發(fā)展成較嚴重的失常，如：爐缸堆積、大涼、爐缸凍結(jié)等煤氣流長期分布不合理及爐溫大幅度波動→爐墻結(jié)厚或結(jié)瘤最嚴重的：爐缸和爐底燒穿第47頁/共99頁6.3高爐強化冶煉的措施第48頁/共99頁6.3.1精料第49頁/共99頁第50頁/共99頁焦炭質(zhì)量的比較第51頁/共99頁6.3高爐強化冶煉的措施第52頁/共99頁6.3.2高壓操作第53頁/共99頁第54頁/共99頁第55頁/共99頁2）高壓操作對冶煉的影響第56頁/共99頁高壓操作的綜合結(jié)果提高高爐產(chǎn)量降低高爐焦比改善生鐵質(zhì)量減少爐塵吹出量第57頁/共99頁高壓操作對高爐冶煉的具體影響第58頁/共99頁（2）對還原的影響(rd↓，[Si]↓)第59頁/共99頁（3）料柱阻力損失ΔP↓第60頁/共99頁第61頁/共99頁（4）大幅度減少爐塵吹出量第62頁/共99頁（5）降低焦比

高壓操作后降低焦比的原因：爐礦順行，煤氣利用率提高；爐塵吹出量大幅度減少；產(chǎn)量提高，單位生鐵熱損減少；有利于間接還原發(fā)展；生鐵含硅可控制在下限水平。第63頁/共99頁6.3高爐強化冶煉的措施第64頁/共99頁6.3.3高風溫第65頁/共99頁一、高風溫對高爐冶煉的影響第66頁/共99頁第67頁/共99頁第68頁/共99頁二、提高風溫降低焦比的效果第69頁/共99頁三、高爐接受高風溫的條件第70頁/共99頁第71頁/共99頁四、高風溫的獲得第72頁/共99頁6.3高爐強化冶煉的措施第73頁/共99頁6.3.4噴吹燃料第74頁/共99頁1）噴煤對高爐冶煉的影響第75頁/共99頁b.擴大燃燒帶第76頁/共99頁c.風口前理論燃燒溫度↓第77頁/共99頁d.直接還原度↓第78頁/共99頁e.煤氣阻力損失（ΔP）↑第79頁/共99頁f.爐內(nèi)溫度場變化第80頁/共99頁g.存在熱滯后現(xiàn)象第81頁/共99頁2）煤粉的置換比與噴吹量第82頁/共99頁影響噴煤置換比的因素煤粉含C量和含H2量煤粉燃燒率爐礦順行程度是否有補償手段第83頁/共99頁Ⅱ.噴吹量第84頁/共99頁影響高爐接受煤粉噴吹量的因素高爐精料水平（爐內(nèi)透氣性）爐缸熱量水平（爐內(nèi)熱補償）煤粉理化特性（爐內(nèi)燃燒率）噴煤的均勻性（噴吹設備）第85頁/共99頁3）補償手段第86頁/共99頁4）高爐噴煤的效果降低焦比煤粉代替焦炭間接還原發(fā)展爐缸熱狀態(tài)穩(wěn)定為接受高風溫創(chuàng)造條件改善生鐵質(zhì)量降低生鐵成本第87頁/共99頁6.3高爐強化冶煉的措施第88頁/共99頁6.3.5綜合鼓風第89頁/共99頁1.鼓風濕度調(diào)整第90頁/共99頁第91頁/共99頁第92頁/共99頁不噴煤高爐→加濕鼓風第93頁/共99頁2.富氧第94頁/共99頁富氧與高風溫的異同第95頁/共99頁富氧與噴煤相結(jié)合第96頁/共99頁第97頁/共99頁第六章思考題