日钢高炉送风制度调研报告.docx
《日钢高炉送风制度调研报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《日钢高炉送风制度调研报告.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
日钢高炉送风制度调研报告
日照钢铁公司1080m3高炉送风制度调研
组长：
组员：
2012年8月23日
一、研究课题
日照钢铁公司1080m3高炉送风制度调研
二、研究成员
组长：
组员：
三、研究方法
现场调研、资料查阅、理论计算
四、研究目的
针对日照钢铁公司1080m3高炉送风制度的现状，进行数据调研、理论计算、分析研究，并对其送风制度提出合理化建议，以达到降低成本，提高经济效益的目的。
五、研究意义
1）增强实习目的性，提高实习积极性，增加实习深度
2）理论与实际相结合，为撰写实习报告打下良好基础
3）通过优化计提问题的解决方案，锻炼了从事科研工作的能力
六、研究内容
1）送风制度的概念
送风制度是指在一定的冶炼条件下，确定合适的鼓风参数和风口进风状态，以达到煤气流合理的分布，使炉缸工作均匀活跃，炉况稳定顺行。
2）合理送风的意义
送风制度稳定是煤气流稳定的前提，是保证高炉稳定顺行、高产、优质、低耗的重要条件，由于炉缸燃烧带在高炉炼铁中的重要性决定了选择合理送风制度的重要作用。
高炉下部送风制度对高炉炉况具有决定性影响，加强对送风制度参数（高炉人炉风量、实际风速、鼓风动能）及炉缸煤气参数（炉缸煤气量、理论燃烧温度、理论实际煤气流速、透气阻力系数）的研究非常必要，深化对高炉下部送风制度的认识对于高炉基本制度的调整至关重要。
3）高炉送风制度的研究内容
送风制度包括风量、风温、风压、风中含氧、湿分、喷吹燃料以及风口直径、风口倾斜角度和风口伸入炉内长度等参数。
根据炉况变化对上述各种参数进行的调节常被称作下部调节。
4）关于送风制度方面的调节
1.选择适宜的鼓风动能
鼓风动能与原料条件的关系。
原燃料条件好，能改善炉料透气性，利于高炉强化冶炼，允许使用较高的鼓风动能。
原燃料条件差，透气性不好，不利于高炉强化冶炼，只能维持较低的鼓风动能。
鼓风动能与燃料喷吹量的关系。
高炉喷吹煤粉，炉缸煤气体积增加，中心气流趋于发展，需适当扩大风口面积，降低鼓风动能，以维持合理的煤气分布。
但随着冶炼条件的变化，喷吹煤粉量增加，边缘气流增加。
这时不但不能扩大风口面积，反而应缩小风口面积。
因此，煤比变动量大时，鼓风动能的变化方向应根据具体实际情况而定。
选择适宜的风口面积和长度。
在一定风量条件下，风口面积和长度对风口的进风状态起决定性作用。
冶炼强度必须与合适的鼓风动能相配合。
风口面积一定，增加风量，冶强提高，鼓风动能加大，促使中心气流发展。
为保持合理的气流分布，维持适宜的回旋区长度，必须相应扩大风口面积，降低鼓风动能。
高炉有效容积与鼓风动能的关系
有效容积/m3
300
600
1000
1500
2000
2500
3000
4000
鼓风动能/kw
25-40
35-50
40-60
50-70
60-80
70-100
90-110
110-140
鼓风动能变化对有关参数的影响
因素
鼓风动能
鼓风动能过大
鼓风动能过小
风压
稳定，有正常波动
波动较大而有规律
曲面死板，风压升高时容易悬料，崩料
探尺
下料均匀，整齐
不均匀，出铁前料慢，出铁后料快
不均匀，容易出现滑料
炉顶温度
区间正常，波动小
区间窄，波动大
区间较宽，四个方向有交叉
风口工作
各风口均匀，活跃，破损少
风口活跃，但显凉，严重时破损较多发生于内侧下沿
风口明亮但不均匀，有升降，破损多
炉渣
渣温充足，流动性好，上渣带铁少，渣口破损少
渣温不均匀，上渣带铁多，渣口破损多
渣温不均匀，上渣热，带铁多，渣口破损多
生铁
炉温充足，炼钢生铁冷态是灰口，有石墨碳析出
炉温常不足，炼钢生铁冷态白口多，石墨碳析出少，硫低
炉温不足，炼钢生铁冷态是白口，石墨碳析出少，硫高
2.选择合理的理论燃烧温度
●理论燃烧温度的理解
风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的最高绝热温度，即假定风口前燃料燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度，叫风口前理论燃烧温度。
理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且决定炉缸煤气温度，对炉料加热和还原以及渣铁温度和成分、脱硫等产生重大影响。
适宜的理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量，保证渣铁的充分加热和还原反应的顺利进行。
理论燃烧温度提高，渣铁温度相应提高。
大高炉炉缸直径大，炉缸中心温度低，为维持其透气性和透液性，应采用较高的理论燃烧温度。
理论燃烧温度过高，高炉压差升高，炉况不顺。
理论燃烧温度过低，渣铁温度不足，炉况不顺，严重时会导致风口灌渣，甚至发生炉冷。
理论燃烧温度t理与铁水温度的关系
炉容与理论燃烧温度t理的关系
●影响理论燃烧温度的因素
［1］.鼓风温度。
鼓风温度升高，则带入炉缸的物理热增加，从而使t理升高。
一般每±100℃风温可影响理论燃烧温度±80℃。
［2］.鼓风湿分。
由于水分分解吸热，鼓风湿分增加，t理降低。
鼓风中±1g／m3湿分，风温干9℃。
［3］.鼓风富氧率。
鼓风富氧率提高，N2含量降低，从而使t理升高。
鼓风含氧量±l％，风温±35～45℃
［4］.喷吹燃料。
高炉喷吹燃料后，喷吹物的加热、分解和裂化使t理降低。
各种燃料的分解热不同，对t理的影响也不同。
3.风口面积和长度
在一定的冶炼条件下，每座高炉皆有一个适宜的风口面积来保证适宜的风速和鼓风动能。
在一定风量条件下，风口面积和长度对风口的进风状态起决定性作用。
风口面积一定，增加风量，冶强提高，鼓风动能加大，促使中心气流发展。
为保持合理的气流分布，维持适宜的回旋区长度，必须相应扩大风口面积，降低鼓风动能。
主要技术进步:
稳定操作炉型,缩小风口面积,调整装料制度。
炼铁厂必须提高喷煤量、降低焦比。
喷煤量大幅度提高后对炉况的影响大，喷煤量越大，煤粉燃烧率降低，大量未燃煤粉随气流上升进入料柱堵塞气流通道，高炉透气透液性下降。
中心气流大小不合适或者根本没有疏导出中心气流时，喷煤比提高后应发展边缘气流。
同时，喷煤比提高后加剧了风口小套的磨损，无形中相当于增大了送风面积，导致操作参数的变化。
我们通过合理布置风口，缩小进风面积，延长了风口回旋区的深度，保持全风口作业，使喷煤比增加后的初始煤气流分布更加均匀合理，活跃了炉缸。
4.送风制度的调节
●风量
稳定风量是控制料批稳定的手段，是炉况稳定的标志。
需减风时要一次到位，恢复风量时缓慢进行。
风量对炉料下降、煤气流分布和热制度都将产生影响。
一般情况下，增加风量，综合冶炼强度提高。
在燃料比降低或燃料比维持不变的情况下，风量增加，下料速度加快，生铁产量增加。
在炉况稳定的条件下，风量波动不宜太大，并保持料批稳定，料速超过正常规定应及时减少风量。
当高炉出现悬料、崩料或低料线时，要及时减风，并一次减到所需水平。
渣铁未出净时，减风应密切注意风口状况，防止风口灌渣。
当炉况转顺，需要加风时，不能一次到位，防止高炉顺行破坏。
两次加风应有一定的时间间隔。
●风温
要求全关大闸，风温全用。
炉热难行时，适当降低风温，要一次到位；恢复风温时，速度不超过50℃/h；换炉前后风温波动不大于30℃。
提高风温可大幅度地降低焦比，是强化高炉冶炼的主要措施。
提高风温能增加鼓风动能，提高炉缸温度活跃炉缸工作，促进煤气流初始分布合理，改善喷吹燃料的效果。
因此，高炉生产应采用高风温操作，充分发挥热风炉的能力。
在喷吹燃料情况下，一般不使用风温调节炉况，而是将风温固定在较高水平上，通过喷吹量的增减来调节炉温。
这样可最大限度发挥高风温的作用，维持合理的风口前理论燃烧温度。
当炉热难行需要撤风温时，幅度要大些，一次撤到高炉需要的水平；炉况恢复时提高风温幅度要小，可根据炉温和炉况接受程度，逐渐将风温提高到需要的水平，防止煤气体积迅速膨胀而破坏顺行。
提高风温速度不超过50℃／h。
在操作过程中，应保持风温稳定，换炉前后风温波动应小于30℃。
目前热风炉采用交叉并联送风制度风温波动降低。
●风压
风压直接反映炉内煤气与料柱透气性的适应状态，恢复炉况时宜采用定压操作。
风压直接反映炉内煤气与料柱透气性的适应情况，它的波动是冶炼过程的综合反映。
目前高炉普遍装备有透气性指数仪表，对炉况变化反应灵敏，有利于操作者判断炉况。
●鼓风湿分
鼓风中湿分增加lg／m3，相当于风温降低9℃，但水分分解出的氢在炉内参加还原反应，又放出相当于3℃风温的热量。
加湿鼓风需要热补偿，对降低焦比不利。
因此，喷吹燃料的高炉，基本上不采用加湿鼓风。
有些大气温度变化较大地区的高炉，采用脱湿鼓风技术，取得炉况稳定、焦比降低的良好效果。
●喷吹燃料
喷吹燃料在热能和化学能方面可以取代焦炭的作用。
但是，不同燃料在不同情况下，代替焦炭的数量是不一样的。
通常把单位燃料能替换焦炭的数量称为置换比。
随着喷吹量的增加，置换比逐渐降低。
这是由于喷吹的燃料在风口回旋区加热、分解和气化时要消耗一定的热量，导致炉缸温度降低。
喷吹燃料越多，炉缸温度降低也越多。
而炉缸温度的降低，燃料的燃烧率也降低。
因此，在喷吹量不断增加的同时，应充分考虑由于置换比降低对高炉冶炼带来的不利影响，并采取措施提高置换比。
这些措施包括提高风温给予热补偿、提高燃烧率，改善原料条件以及选用合适的操作制度。
喷吹燃料进入风口后，其组分分解需要吸收热量，其燃烧反应、分解反应的产物参加对矿石的加热和还原后才放出热量，因此炉温的变化要经过一段时间才能反映出来，这种炉温变化滞后于喷吹量变化的特性称为“热滞后性”。
热滞后时间大约为冶炼周期的70％，热滞后性随炉容、冶炼强度、喷吹量等不同而不同。
用喷吹量调节炉温时，要注意炉温的趋势，根据热滞后时间，做到早调，调剂量准确。
喷吹设备临时发生故障时，必须根据热滞后时间，准确地进行变料，以防炉温波动。
●富氧鼓风
富氧有利于提高冶炼强度和理论燃烧温度，日常要稳定富氧率；炉况失常时要停止富氧；炉况向热，不好加风时，可适当增加氧量；炉凉时，要大幅度减风控制料速，并少量富氧有利于快速提温。
送风制度调节富氧后能够提高冶炼强度，增加产量。
由于煤气含氮量减少，单位生铁煤气生成量减少，可以提高风口前理论燃烧温度，有利于提高炉缸温度，补偿喷煤引起的理论燃烧温度的下降；增加鼓风含氧量，有利于改善喷吹燃料的燃烧；煤气中N2含量减少，炉腹CO浓度相对增加，有利于间接反应进行；同时炉顶煤气热值提高，有利于热风炉的燃烧，为提高风温创造条件。
富氧鼓风只有在炉况顺行的情况下才能进行，在炉况顺行不好（如发生悬料、塌料等情况及炉内压差高，不接受风量时）不宜使用富氧。
在大喷吹情况下，高炉停止喷煤或大幅度减少煤量时，应及时减氧或停氧。
5）风口及热风炉数据调研，及理论计算
●已调研所得数据：
11号高炉操作参数
焦比:
319.6Kg/t煤比：
188.2Kg/t
炉渣二元碱度：
1.18风中含氧：
0.237
风中水分：
3%
●计算过程：
风量计算
按C平衡求出ω（C风）：
炉料（焦炭和煤粉）带入
C料=319.6×80.88%+188.2×88.80%=425.61kg/t
少量元素还原及脱硫耗碳
CdSi,Mn,P,S=（1.8×24/28+3.2×12/55+1.85×60/62）+412×0.89%×12/32=5.41kg/t
铁直接还原耗碳
CdFe=95.172%×1000×0.518×12/56=105.74kg/t铁直接ji+0.086
这样，求得风口前燃烧的碳
C风=425.61-5.41-105.74=314.46kg/t
风中含氧（1-）ω+0.5=（1-3%）×23.7%+0.5×3%=0.245
风量V风=314.46×0.9333/0.245=1197.9m3
干风量
（1）V风=1161.96m3
干风重961.05×（32ω+28（1-ω））/22.4=1501.03kg
风中水分V风=35.94m3
水分重量35.94×18/22.4=28.88kg
六、炉顶煤气量及其成分计算
V煤气（干）=VCO+VCO2+VH2+VN2
1.H2
风中水分解35.94m3
焦炭带入319.6×5.6%/18×22.4=22.31m3
煤粉带入188.2×1.2%/18×22.4=2.81m3
由预定的氢利用率H2=0.45,得到进入煤气的氢量气预定的氢气2+.2641==
VH2=（35.94+22.31+2.81）×（1-0.45）=33.58m3
氢的间接还原度
rH2=（35.94+22.31+2.81）×0.45/22.4×56/951.72=0.072
2.CO2
间接还原（CO间接还原FeO和Fe2O3间接还原成成接还原9=61.72+97.10FeO）
95.17%×1000×（1-0.518-0.072）×22.4/56+1622×59.55%/160×/112/160×22.4=349.26m3
焦炭挥发
310×0.27%×22.4/44=0.43m3
进入炉顶煤气的量
VCO2=349.26m3
3.CO
风口前燃烧生成314.46×22.4/12=586.99m3
直接还原生成（5.41+105.74）×22.4/12=207.48m3
间接还原消耗349.26m3
进入炉顶煤气的量VCO=（586.99+207.48-349.26）=445.21m3
CO=349.26/（349.26+445.21）=0.439
修正之后，H2/CO=1.00，符合要求。
4.N2
鼓风带入1161.96×（1-23.7%）=886.58m3
进入炉顶煤气VN2=886.58m3
●计算结果：
煤气成分表
成分
CO2
CO
H2
N2
Σ
m3
349.26
445.21
33.58
886.58
1714.63
%
20.37
25.96
1.96
51.71
100.00
七、研究成果与讨论
●比较调研数据及理论数据
计算所得炉顶煤气组分：
实际调研炉顶煤气组分
●日照钢铁公司1080m3高炉送风制度技术优点
日钢高炉送风制度结构图
上图说明日钢在送风方面采用了高风温，富氧，喷煤来改善高炉炉况。
1）高风湿
高风温是高炉最经济、利用率最高的能源，是降低燃料比，降低生铁成本的有效措施之一，更是所有高炉操作者不懈追求的目标。
但真正能够实际使用1150
以上风温的企业却并不多，刨去设备的固有因素外，涉及到具体的烧炉技术和正确使用也是高风温的关键。
日钢的实际风温之所以能够逐步提高，归结原因有取决于两个方面：
一是设备、装备方面，即热风炉和送风装置能否提供和输送高风温；二是使用方面，就是高炉操作者能否使用高风温。
日钢均为顶燃球式热风炉，2～16号高炉每座配备4座热风炉。
高效的球式热风炉可以提供1150—1200℃以上的风温。
为了解决输送问题，炼铁厂多次尝试更换送风装置，最后确定了能够耐1200℃以上高温的炉前送风设备。
在使用方面，通过“一个转变、一个细化、一个管理”，即要求值班工长转变操作观念，树立全用风温的思想认识；要求热风操作工精细化操作，精化热风炉各操作参数，强化烧炉制度、换炉制度；要求高炉车间加强全风温的制度化管理，鼓励高炉用高风温等具体措施，为长期高风温操作奠定了基础，逐步实现了1170
以上风温的应用。
✓高风温对高炉炼铁的重要作用
［1］.可大幅度降低炼铁焦化。
［2］.可显著地提高高炉生铁产量。
［3］.风温的提高不但可以替代昂贵的焦炭，而且允许喷吹煤粉，进而取得可观的经济效益。
［4］.热风炉加热是使用高炉的生产过程中所产生的副产品高炉煤气来作为燃料，不仅降低了高炉炼铁的生产成本，而且减少了煤气排放，进而保护了环境。
2）富氧
控制适宜的理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需要的炉缸温度和热量，保证液态渣铁充分加热和还原反应的顺利进行。
经验表明，高炉富氧在2．5％以内时，随着富氧的进一步提高，燃料比上升，这是在煤比偏低的条件下得出的结论。
大富氧与高煤比相结合，当高炉将富氧率提高N3．5％～4．5％时，煤粉置换比提高到0．95～1．05，富氧的效益增加。
此外，提高富氧率，有利于理论燃烧温度升高，增加1％富氧率，提高煤比15～20kg／t。
日钢高炉通过日统计，旬分析，月总结，实践表明，当煤比≥185kg／t时，理论燃烧温度必须大于2100℃。
通过加大富氧量、使用高风温来提高煤比和稳定产量，富氧量由2008年的28m／t逐步增加到2010年的50m／t，在综合入炉品位55％左右及风温基本稳定的情况下，通过优化高炉操作，发挥低品质矿冶炼技术优势，使高炉能够接受高煤比下的强化冶炼。
✓富氧鼓风对高炉的重要作用
［1］.高炉富氧鼓风，增大鼓风量，为提高冶炼强度创造了条件。
［2］.随鼓风中含氧量的提高，煤气中CO浓度增加，煤气的还原能力提高，有助于间接还原的发展。
［3］.富氧鼓风改变冶炼中的热平衡，使中温区缩短，低温区扩大，可减少热支出，热量消耗降低。
［4］.在富氧又采用高风温时，用喷吹燃料，控制理论燃耗温度是经济合理的，同时对高炉顺行产生积极影响。
3）喷煤
喷吹助燃剂结合均喷广喷，改善煤粉燃烧，减少未燃煤粉，提高煤粉置换比，降低了燃料消耗。
日钢高炉率先采用喷吹轻烧白云石等熔剂作为助燃剂，改善煤粉燃烧。
助燃剂配比3％～5％，降低燃料比5～8kg／t，同时减少烧结矿中熔剂的配比。
限制高炉工长喷煤量调节幅度、频次，单次调整煤量不超过0．5t，班调节次数不超过3次，稳定风口前燃烧反应，减少未燃煤粉增加的恶劣影响。
经验表明，煤粉质量对高炉燃料比的影响是综合性的，仅仅追求高热值而忽视成分影响，并不能取得最好效果。
生产中，往往忽视挥发分对煤粉质量的影响。
日钢控制煤粉挥发分15％～17％，能提高煤气中H利用率，高煤比后煤气H含量2．0％～3．0％。
✓高炉喷煤的重要作用
［1］.以价格低廉的煤粉部分替代焦炭，使高炉炼铁焦比降低，生铁成本下降。
［2］.喷煤可改善高炉炉缸工作状态，使高炉稳定顺行，是调剂炉况热制度的有效手段。
［3］.喷吹煤粉气化过程中放出比焦炭多的氢气，提高了煤气的还原能力和穿透扩散能力，有利于矿石还原和高炉操作指标的改善。
［4］.喷煤粉代替焦炭，减少焦炉座数和生产的焦炭量，从而可降低炼焦生产对环境的污染。
八、结束语
高炉送风制度是高炉操作的根本制度，是高炉稳定顺行、优质、高产的重要条件，直接决定高炉初始煤气流的分布、风口循环区面积与深度、风口圆周工作的均匀程度、炉缸的热状态。
实际生产中应在考虑炉内透气性以及实现全风量全风温操作的前提下合理选择喷吹燃料比、富氧率、风口面积、数量、长度等参数，使初始煤气流达到合理的分布，保证炉料正常下降!
使炉况顺行，炉温稳定充沛，炉缸活跃均匀，实现高炉的稳定顺行及高产低耗。
参考文献
1.王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）.冶金工业出版社，2011
2.孙守建，赵树民.高炉生产中合理送风制度的选择.山东冶金.2005年12月
3.雷鑫碧，孙荣森.关于对高炉冶炼鼓风动能的认识.全国炼铁技术交流会文集.2008
4.项钟庸.论提高热风温度的途径.钢铁.1998年10月第33卷第10期
5.吕定建，赵建芳.日钢高炉长期大喷煤操作实践.冶金中文期刊.2011
升级会员 