高炉强化冶炼课件.ppt

1、高炉炼铁工艺高炉炼铁工艺 本章内容提要本章内容提要 1 1 高炉炼铁生产的原则高炉炼铁生产的原则2 2 高炉操作制度高炉操作制度3 3 高炉强化冶炼的技术措施高炉强化冶炼的技术措施高炉炼铁生产的原则高炉炼铁生产的原则各类因素之间关系的分析各类因素之间关系的分析1)1)产量和消耗之间的关系产量和消耗之间的关系2)2)效益与产量、消耗之间的关系效益与产量、消耗之间的关系3)3)产量与高炉寿命、效益之间的关系产量与高炉寿命、效益之间的关系4)4)产量与质量之间的关系产量与质量之间的关系1)产量和消耗之间的关系产量和消耗之间的关系 vv(t铁/m3d)I I(t焦/m3d)/K/K(t焦/t铁)高炉有

2、效容积利用系数高炉有效容积利用系数 冶炼强度冶炼强度/焦比焦比为了使高炉产量为了使高炉产量有有4 4种途径：种途径：I不变，不变，K K不变，不变，I 随随I I，K有所有所 随随I I，K有所有所(一般不采用一般不采用)对一个实际高炉而言对一个实际高炉而言存在与最低焦比相适宜的冶炼强度存在与最低焦比相适宜的冶炼强度I I适适v v I/K 冶炼强度和焦比之间的关系冶炼强度和焦比之间的关系 I I焦比焦比产量产量I I适适焦比产量I Imaxmax I II II I适适时时：煤气流速过大：煤气流速过大 冶炼强度和焦比的关系分析冶炼强度和焦比的关系分析 炉况恶化炉况恶化焦比焦比中心过吹或管道行

3、程中心过吹或管道行程PPI I适适是随冶炼条件的改善不断增大的是随冶炼条件的改善不断增大的适宜的适宜的冶炼强度冶炼强度焦焦比比12345冶炼条件改善冶炼条件改善适宜冶炼强度和焦比的关系适宜冶炼强度和焦比的关系 各类因素之间关系的分析各类因素之间关系的分析1)1)产量和消耗之间的关系产量和消耗之间的关系2)2)效益与产量、消耗之间的关系效益与产量、消耗之间的关系3)3)产量与高炉寿命、效益之间的关系产量与高炉寿命、效益之间的关系4)4)产量与质量之间的关系产量与质量之间的关系n企业最大效益的获取企业最大效益的获取 2)效益与产量、消耗之间的关系效益与产量、消耗之间的关系 盈利性盈利性 A生铁成本

4、出厂价出厂价C成本成本S盈利性AP(CS)盈利亏损P0P产量产量生铁最低成本在生铁最低成本在P0产量下获得产量下获得企业最大效益在企业最大效益在P（P0）时获得时获得原原 因因P PP P0 0，而市场正是生铁供不应求时，而市场正是生铁供不应求时，单位成本在单位成本在P P P P0 0附近，升高幅度很小；附近，升高幅度很小；单位生铁利润（单位生铁利润（C CS S）减少的幅度减少的幅度 小于产量（小于产量（P P）增加的幅度；增加的幅度；AP（CS）仍可达到最大。仍可达到最大。各类因素之间关系的分析各类因素之间关系的分析1)1)产量和消耗之间的关系产量和消耗之间的关系2)2)效益与产量、消耗

5、之间的关系效益与产量、消耗之间的关系3)3)产量与高炉寿命、效益之间的关系产量与高炉寿命、效益之间的关系4)4)产量与质量之间的关系产量与质量之间的关系3)产量与高炉寿命、效益之间的关系产量与高炉寿命、效益之间的关系 产量产量，意味着冶炼强度，意味着冶炼强度 I I 高炉设备的寿命高炉设备的寿命 修理费用修理费用 效益效益故提高一代高炉寿命是很重要的故提高一代高炉寿命是很重要的改进高炉冷却设备和采取先进的冷却技术改进高炉冷却设备和采取先进的冷却技术采用钒钛炉渣护炉技术采用钒钛炉渣护炉技术采用高质量炉衬采用高质量炉衬(碳砖、碳化硅砖等碳砖、碳化硅砖等)提高高炉的操作水平提高高炉的操作水平提高高炉

6、寿命的对策提高高炉寿命的对策 各类因素之间关系的分析各类因素之间关系的分析1)1)产量和消耗之间的关系产量和消耗之间的关系2)2)效益与产量、消耗之间的关系效益与产量、消耗之间的关系3)3)产量与高炉寿命、效益之间的关系产量与高炉寿命、效益之间的关系4)4)产量与质量之间的关系产量与质量之间的关系4)产量与质量之间的关系产量与质量之间的关系 铁水质量的主要指标铁水质量的主要指标l 铁铁 水水 含含 硫硫l 铁铁 水水 温温 度度I I过高时，炉料停留时间过高时，炉料停留时间 脱硫反应能力脱硫反应能力加热不充分加热不充分 S S T T铁铁6.2 6.2 高炉操作制度高炉操作制度 高炉四大操作制

7、度高炉四大操作制度l 装装 料料 制制 度度l 送送 风风 制制 度度l 造造 渣渣 制制 度度l 热热 制制 度度1)装料制度装料制度 n炉料装入炉内方式的总称；炉料装入炉内方式的总称；n不同炉料对煤气流的阻力有差异；不同炉料对煤气流的阻力有差异；n炉料在高炉横截面上的分布状况炉料在高炉横截面上的分布状况影响煤气流的分布；影响煤气流的分布；n煤气流分布直接影响矿石的下降、煤气流分布直接影响矿石的下降、还原、软化熔融等还原、软化熔融等。散料堆中的粒度分布情况散料堆中的粒度分布情况炉料性质对布料的影响（炉料性质对布料的影响（A）炉炉 料料 的的 粒粒 度度（不同粒度的混合料）（不同粒度的混合料）

8、n大块炉料易于滚落到堆角大块炉料易于滚落到堆角 由于堆角处料层薄，相对透气性好；由于堆角处料层薄，相对透气性好；n小块炉料则多集中在堆尖小块炉料则多集中在堆尖 由于堆尖处料层厚，相对透气性差。由于堆尖处料层厚，相对透气性差。高炉炉顶装料设备高炉炉顶装料设备 料车料车 钟式钟式PW 无钟式无钟式影响炉顶装料状况的因素影响炉顶装料状况的因素 可变因素可变因素l布料器工作参数布料器工作参数l料线高度料线高度l料批大小料批大小l装料顺序装料顺序固定因素固定因素a、布料设备参数布料设备参数1、布料器形式2、炉喉高度和直径3、大钟与炉喉间隙4、大钟倾角及速度5、无钟炉顶参数b、炉料特性炉料特性 堆比重,堆

9、角,粒度,外形装装 料料 制制 度度控制炉内煤气流分布控制炉内煤气流分布 又称为又称为:上部调剂上部调剂 或或 上部调节上部调节炉料装入炉内方式的总称炉料装入炉内方式的总称可可 变变 因因 素素(l)(l)料线的定义料线的定义钟式炉顶大钟在开启位置时钟式炉顶大钟在开启位置时的下沿至料面的垂直距离的下沿至料面的垂直距离无钟炉顶旋转溜槽在最小夹无钟炉顶旋转溜槽在最小夹角时其出口至料面的垂直距离角时其出口至料面的垂直距离料线高低对布料的影响图示料线高低对布料的影响图示 在碰撞点以上（炉况正常）在碰撞点以上（炉况正常）料线愈高，炉料堆尖离炉墙愈远料线愈高，炉料堆尖离炉墙愈远 发展边缘气流，抑制中心气流

10、发展边缘气流，抑制中心气流在碰撞点以下（炉况失常）在碰撞点以下（炉况失常）炉料先与炉墙碰撞，布料混乱炉料先与炉墙碰撞，布料混乱正常情况下正常情况下 高料线压制中心气流；低料线压制边缘气流。高料线压制中心气流；低料线压制边缘气流。料线对布料的影响料线对布料的影响(2)(2)炉料批重定义炉料批重定义炉料是分批加入高炉的。炉料是分批加入高炉的。每批矿石的重量称为矿石批重；每批矿石的重量称为矿石批重；每批焦炭的重量称为焦炭批重。每批焦炭的重量称为焦炭批重。炉料批重对布料的影响图示炉料批重对布料的影响图示炉料批重对布料的影响炉料批重对布料的影响 v 矿石比焦炭的堆角大，当边缘堆到一定程度后，才矿石比焦炭

11、的堆角大，当边缘堆到一定程度后，才能滑向中心；能滑向中心；v 批重越大，滑向中心的矿石越多，边缘气流发展；批重越大，滑向中心的矿石越多，边缘气流发展；v 大批重时，炉料分布较均匀，煤气利用率提高；大批重时，炉料分布较均匀，煤气利用率提高；v 批重过大时，煤气量波动大，不利于顺行；批重过大时，煤气量波动大，不利于顺行；一般情况下一般情况下大矿批压中心；小矿批压边缘。大矿批压中心；小矿批压边缘。(3)装料顺序定义装料顺序定义炉料中矿石和焦炭装入高炉炉料中矿石和焦炭装入高炉内的先后次序称为装料顺序内的先后次序称为装料顺序一般而言一般而言先入炉的料首先在炉墙边沿较多先入炉的料首先在炉墙边沿较多堆积到一

12、定程度后才回滚向中心堆积到一定程度后才回滚向中心装料顺序装料顺序对布料的影响图示对布料的影响图示装料顺序对布料的影响装料顺序对布料的影响 正装先装矿石，后装焦炭；正装先装矿石，后装焦炭；倒装先装焦炭，后装矿石；倒装先装焦炭，后装矿石；同装矿石和焦炭一起装入炉内；同装矿石和焦炭一起装入炉内；分装矿石和焦炭分别装入炉内。分装矿石和焦炭分别装入炉内。中心气流发展中心气流发展 正同装正同装，正分装正分装，倒分装，倒同装倒分装，倒同装边缘气流发展边缘气流发展 矿石粒度对布料的影响矿石粒度对布料的影响大块矿更大块矿更加重中心加重中心小块矿更小块矿更加重边缘加重边缘6.2 6.2 高炉操作制度高炉操作制度

13、高炉四大操作制度高炉四大操作制度l 装装 料料 制制 度度l 送送 风风 制制 度度l 造造 渣渣 制制 度度l 热热 制制 度度 通过风口向炉内鼓风的各种控通过风口向炉内鼓风的各种控制参数的总称制参数的总称.包括：风温、风量含氧量、风包括：风温、风量含氧量、风压、风口直径、喷吹量等参数压、风口直径、喷吹量等参数.影响炉内原始煤气流的分布影响炉内原始煤气流的分布.2)送风制度送风制度 鼓鼓 风风 动动 能能20027367602737367602121PtsnQngQmVEkg.m/s式中：式中：Q0标准状态风量，标准状态风量，m3/s；g 重力加速度，重力加速度，m/s2；空气标态重度，空气

14、标态重度，kg/m3；n 风口个数；风口个数；S 每个风口的通风截面积，每个风口的通风截面积，m2；P 热风压力，表压热风压力，表压kg/cm2；t 热风温度，热风温度，。适宜的鼓风动能与高炉炉缸直径的关系适宜的鼓风动能与高炉炉缸直径的关系 01000 鼓风动能鼓风动能公斤公斤.米米/秒秒20003000400050001.02.03.04.05.0炉缸直径炉缸直径，米米 控制原始煤气流分布控制原始煤气流分布又称之为：下部调剂又称之为：下部调剂 或或 下部调节下部调节上部和下部上部和下部调节相配合调节相配合最佳煤气流动状态最佳煤气流动状态增大鼓风的动能增大鼓风的动能高炉中心气流发展高炉中心气流

15、发展增大喷吹燃料量增大喷吹燃料量高炉中心气流发展高炉中心气流发展（一般：下部调剂的反应较快一般：下部调剂的反应较快）送送 风风 制制 度度6.2 6.2 高炉操作制度高炉操作制度 高炉四大操作制度高炉四大操作制度l 装装 料料 制制 度度l 送送 风风 制制 度度l 造造 渣渣 制制 度度l 热热 制制 度度3)造渣制度造渣制度 包括包括 熔化温度、粘度、炉渣成分、熔化温度、粘度、炉渣成分、熔化滴落区间、熔化滴落区间、脱脱硫硫性、排碱性、排碱性、表面性能等性、表面性能等 控制造渣过程和终渣性能控制造渣过程和终渣性能 控制炉渣各种理化性能的总控制炉渣各种理化性能的总称称6.2 6.2 高炉操作制

16、度高炉操作制度 高炉四大操作制度高炉四大操作制度l 装装 料料 制制 度度l 送送 风风 制制 度度l 造造 渣渣 制制 度度l 热热 制制 度度4)热制度热制度 各种操作制度的综合结果各种操作制度的综合结果几乎所有操作参数变化都对热制度产生影响几乎所有操作参数变化都对热制度产生影响主要通过主要通过 上部调节焦炭用量上部调节焦炭用量下部调节送风参数下部调节送风参数控制炉内热状态控制炉内热状态6.3 6.3 高炉强化冶炼的措施高炉强化冶炼的措施 6.3.1 6.3.1 精精 料料6.3.2 6.3.2 高高 压压 操操 作作6.3.3 6.3.3 高高 风风 温温6.3.4 6.3.4 喷喷 吹

17、吹 燃燃 料料6.3.5 6.3.5 综综 合合 鼓鼓 风风6.3.1 6.3.1 精精 料料 1.提高含铁品位提高含铁品位2.增加熟料比增加熟料比3.改善冶金性能改善冶金性能4.加强原料稳定性加强原料稳定性5.含铁炉料整粒含铁炉料整粒6.改善焦炭质量改善焦炭质量7.合理的炉料结构合理的炉料结构 烧结矿含铁品位烧结矿含铁品位 熟料比熟料比 国内：国内：55-57%日本：日本：58-59%烧结矿二元碱度烧结矿二元碱度 入炉粉末入炉粉末国内：国内：1.5日本：日本：1.8国内：国内：85%日本日本84%国内：国内：10%日本：日本：5%烧结矿含烧结矿含FeFe成分波动成分波动国内：国内：11.5%

18、日本：日本：0.2%含含 铁铁 原原 料料 质质 量量 的的 比比 较较焦焦 炭炭 质质 量量 的的 比比 较较 灰分灰分 C S我国我国14%左右左右85 0.8左右左右 日本日本12%以下以下88 0.5左右左右6.3 6.3 高炉强化冶炼的措施高炉强化冶炼的措施 6.3.1 6.3.1 精精 料料6.3.2 6.3.2 高高 压压 操操 作作6.3.3 6.3.3 高高 风风 温温6.3.4 6.3.4 喷喷 吹吹 燃燃 料料6.3.5 6.3.5 综综 合合 鼓鼓 风风6.3.2 6.3.2 高压操作高压操作 1)工艺流程工艺流程 风机热风炉高炉炉顶煤气除尘高压阀组高压阀组净煤气管道

19、余压发电余压发电（可回收风机用电的30左右）用控制高压阀组的开闭度和送风压用控制高压阀组的开闭度和送风压力力 提高高炉炉顶煤气压力提高高炉炉顶煤气压力 称之为称之为高压操作高压操作（反之为常压操作）（反之为常压操作）炉顶煤气压力炉顶煤气压力50kPa时时（国外认为（国外认为150kPa）日本高炉顶压平均为日本高炉顶压平均为225 kPa宝钢宝钢3号高炉号高炉（4350M3）已达已达230 kPa消耗在高压阀组上的压力是由风机提供的消耗在高压阀组上的压力是由风机提供的炉顶煤气压力炉顶煤气压力，要求送风压力，要求送风压力能能 量量 消消 耗耗采用采用“余压发电余压发电”技术技术可回收风机用电的可回

20、收风机用电的25302)高压操作对冶炼的影响高压操作对冶炼的影响 高炉整个送风系统、高炉本体、高炉整个送风系统、高炉本体、煤气除尘系统是一个连通器煤气除尘系统是一个连通器高压调节阀组前压力的提高，高压调节阀组前压力的提高，不仅炉顶压力不仅炉顶压力，炉内压力也，炉内压力也高压操作必然会对高压操作必然会对高炉冶炼产生重要影响高炉冶炼产生重要影响l 提高高炉产量提高高炉产量l 降低高炉焦比降低高炉焦比l 改善生铁质量改善生铁质量l 减少炉尘吹出量减少炉尘吹出量高压操作的理论基础高压操作的理论基础 煤气通过散料层时造成的压力损失可用下式表示煤气通过散料层时造成的压力损失可用下式表示设f、H和de为常数

21、，则：egdHfA242AWP 常压和高压时煤气的压力损失分别为：常压和高压时煤气的压力损失分别为：1211AWP 2222AWP1221212WWPP当鼓风或煤气重量流量（当鼓风或煤气重量流量（G）和温度不变时和温度不变时气体密度（气体密度（）和气体平均压力（和气体平均压力（P）成正比成正比气体流速（气体流速（W）与气体平均压力（与气体平均压力（P）成反比成反比 1212PP2112PPWW 2112PPPP在风量不变的情况下在风量不变的情况下高压操作后煤气的高压操作后煤气的P有利于高炉顺行有利于高炉顺行煤气的压力损失煤气的压力损失与煤气平均压力成反比与煤气平均压力成反比炉顶煤气压力炉顶煤气

22、压力P顶顶和热风压力和热风压力P风风的关系的关系 炉内煤气平均压力炉内煤气平均压力 常压时：高压时：2111顶风PPP2222顶风PPPP风为热风压力P顶为炉顶煤气压力因为P风1P顶1P1P风2P顶2P2所以2111PPP顶2222PPP顶222112PPPPP顶简化后得：两边各加 并平方得：11222222PPPPP顶2211222顶顶PPPPP22顶P因为P风2P顶2P2221122顶风PPPP用此式可计算常压改高压时相应的热风压力用此式可计算常压改高压时相应的热风压力提高炉提高炉P顶顶时，其它参数的变化时，其它参数的变化P顶，MPaP风，MPaP，MpaP，MPaP，0.020.120.

23、070.101000.050.130.090.08800.100.160.130.06600.150.200.180.05500.200.240.220.0440 l随炉顶煤气压力的提高，热风压力相应提高，随炉顶煤气压力的提高，热风压力相应提高，但提高的幅度小于炉顶煤气压力提高的幅度；但提高的幅度小于炉顶煤气压力提高的幅度；l随炉顶煤气压力的提高，煤气压力损失则降低。随炉顶煤气压力的提高，煤气压力损失则降低。因因 为为 又又l煤气流速（W）与煤气量成正比l煤气量又与风量（V）成正比121222WW所所 以以煤气流速（煤气流速（W）与风量（与风量（V）成正比成正比121222VV以 乘上式两边得

24、：2121221122VV因：G ，/有：V212P1P1212PPGG标态下，V与G成正比1212PPVV维持煤气压力损失维持煤气压力损失P不变时不变时炉内煤气平均压力与风量的关系炉内煤气平均压力与风量的关系当炉顶压力由常压时的当炉顶压力由常压时的0.02 MPa 0.15 MPa炉内煤气平均压力则由炉内煤气平均压力则由0.07 MPa 0.18 MPa6.107.018.012VV风量在常压基础上提高了风量在常压基础上提高了60高压操作有利于提高冶炼强度高压操作有利于提高冶炼强度强强 化化 高高 炉炉 冶冶 炼炼高压操作对高炉冶炼的具体影响高压操作对高炉冶炼的具体影响 (1)(1)燃烧带减

25、小燃烧带减小 l 炉内压力炉内压力鼓风体积鼓风体积，鼓风动能，鼓风动能所致所致（当顶压由（当顶压由15 kPa80 kPa时，时，E降到原降到原来的来的76）l CO2、O2分压分压，燃烧速度加快所致，燃烧速度加快所致为了维持合理的燃烧带，可增大风量为了维持合理的燃烧带，可增大风量 从而对增产有积极作用从而对增产有积极作用(2)(2)对还原的影响对还原的影响(rdrd，Si)Si)l对铁氧化物还原的影响对铁氧化物还原的影响 因为抑制了因为抑制了 CCO2=2CO 正反应正反应 有利于间接还原发展，有利于间接还原发展，rdl对对Si还原的影响还原的影响 因为抑制了因为抑制了 CSiO2=SiCO

26、2 正反应，正反应，Si 高压操作对低硅生铁冶炼有利高压操作对低硅生铁冶炼有利(3)(3)料柱阻力损失料柱阻力损失PP 由于，料层气流阻损由于，料层气流阻损P与气体压力成反比（与气体压力成反比（）故有：故有：P高压高压 P常压常压 P1P 1PPPP常压高压高压常压高压操作有利于顺行（下料通畅）高压操作有利于顺行（下料通畅）如果如果P维持常压时的水平维持常压时的水平则入炉风量可以则入炉风量可以，从而产量从而产量高压操作有利于增加高炉生铁产量高压操作有利于增加高炉生铁产量 注意注意高压操作时高压操作时P的下降并不均匀的下降并不均匀上部下降幅度大，下部下降幅度小上部下降幅度大，下部下降幅度小高炉限

27、制冶强提高的是炉子下部状况高炉限制冶强提高的是炉子下部状况要充分发挥高压操作对增产的作用要充分发挥高压操作对增产的作用需改善炉料的高温性能需改善炉料的高温性能（焦炭高温强度、矿石高温冶金性能）（焦炭高温强度、矿石高温冶金性能）(4)(4)大幅度减少炉尘吹出量大幅度减少炉尘吹出量 因为煤气动压头因为煤气动压头 ，P，h动动炉尘吹出的粒径变小、数量变少炉尘吹出的粒径变小、数量变少P1动常压常压高压，炉尘吹出量降低高压，炉尘吹出量降低2070顶压顶压150250kpa的高炉，炉尘量的高炉，炉尘量10kg/t(5)(5)降降 低低 焦焦 比比 高压操作后降低焦比的原因高压操作后降低焦比的原因l 炉况顺

28、行，煤气利用率提高；炉况顺行，煤气利用率提高；l 炉尘吹出量大幅度减少；炉尘吹出量大幅度减少；l 产量提高，单位生铁热损减小；产量提高，单位生铁热损减小；l 有利于间接还原发展；有利于间接还原发展；l 生铁含硅可控制在下限水平。生铁含硅可控制在下限水平。6.3 6.3 高炉强化冶炼的措施高炉强化冶炼的措施 6.3.1 6.3.1 精精 料料6.3.2 6.3.2 高高 压压 操操 作作6.3.3 6.3.3 高高 风风 温温6.3.4 6.3.4 喷喷 吹吹 燃燃 料料6.3.5 6.3.5 综综 合合 鼓鼓 风风6.3.3 6.3.3 高风温高风温 综合效果综合效果降低焦比降低焦比古老的高炉

29、采用冷风炼铁古老的高炉采用冷风炼铁1828年英国首次用年英国首次用150的热风炼铁的热风炼铁现最高风温可达现最高风温可达13001350一、高风温对高炉冶炼的影响一、高风温对高炉冶炼的影响 1)1)风口前燃烧风口前燃烧C C量减少量减少 原原 因因风温提高使焦比下降所致风温提高使焦比下降所致（热风带入显热代替了部分焦炭的燃烧热）（热风带入显热代替了部分焦炭的燃烧热）2)高炉内温度场发生变化高炉内温度场发生变化 炉缸温度炉缸温度炉身上部和炉顶温度炉身上部和炉顶温度中温区（中温区（9001000）略有扩大）略有扩大3)3)直接还原度略有升直接还原度略有升高高 原原 因因：CO炉身温度炉身温度4)炉

30、内压损炉内压损P 原原 因因 焦比焦比料柱透气性变差料柱透气性变差炉下部温度炉下部温度 煤气流速煤气流速SiO2挥发挥发堵塞料柱孔隙堵塞料柱孔隙如果高炉在顺行的极限下操作则风温如果高炉在顺行的极限下操作则风温 将迫使冶炼强度将迫使冶炼强度5)5)有效热消耗减少有效热消耗减少 原原 因因 灰分灰分 渣量渣量硫量硫量 脱硫耗热脱硫耗热焦比焦比 6)改善生铁质量改善生铁质量 l风温风温 焦比下降，高炉的硫负荷下降，焦比下降，高炉的硫负荷下降，炉缸温度升高，热量充沛，炉缸温度升高，热量充沛，易于冶炼低硫生铁易于冶炼低硫生铁；l风温风温 炉温温度，生铁含硅可控制在下限，炉温温度，生铁含硅可控制在下限，易

31、于冶炼低硅生铁易于冶炼低硅生铁。二、提高风温降低焦比的效果二、提高风温降低焦比的效果 t风风100降低焦比的量降低焦比的量600700 700800 800900 9001000 100011001535kg1530kg1025kg820kg820kg三、高炉接受高风温的条件三、高炉接受高风温的条件 风温风温超过超过“极限极限”炉况不顺炉况不顺 焦比焦比产量产量接受高风温的条件接受高风温的条件 利用热分解，降低风口理论燃烧温度利用热分解，降低风口理论燃烧温度（加湿在不喷吹燃料情况下为宜）（加湿在不喷吹燃料情况下为宜）l l 精料精料改善料柱透气性改善料柱透气性l l 提高炉顶压力（高压操作）提

32、高炉顶压力（高压操作）降低煤气流速降低煤气流速Pl l喷吹燃料喷吹燃料l l 加湿鼓风加湿鼓风我国大型高炉平均风温我国大型高炉平均风温1000宝钢高炉热风温度宝钢高炉热风温度12201250日本最高风温可达日本最高风温可达1350高炉具备接受高风温的条件是关键高炉具备接受高风温的条件是关键 四、高风温的获得四、高风温的获得 高炉煤气发热值较低：高炉煤气发热值较低：32003800kJ/m3 获得高风温的设备因素受限制获得高风温的设备因素受限制 空气预热空气预热高发热值燃料高发热值燃料热风炉结构能承受高温热风炉结构能承受高温燃烧热风炉，使火焰温度达燃烧热风炉，使火焰温度达15501700结构结构

33、材质（钢、耐火材料）材质（钢、耐火材料）热风阀热风阀对对策策 6.3 6.3 高炉强化冶炼的措施高炉强化冶炼的措施 6.3.1 6.3.1 精精 料料6.3.2 6.3.2 高高 压压 操操 作作6.3.3 6.3.3 高高 风风 温温6.3.4 6.3.4 喷喷 吹吹 燃燃 料料6.3.5 6.3.5 综综 合合 鼓鼓 风风6.3.4 6.3.4 喷吹燃料喷吹燃料 主主 要要 目目 的的代替部分资源贫乏、价格昂贵的冶金焦炭代替部分资源贫乏、价格昂贵的冶金焦炭喷喷 吹吹 燃燃 料料 的的 种种 类类l天然气天然气原苏联、美国原苏联、美国l重重 油油日本、法国、德国，因石油价格日本、法国、德国，

34、因石油价格，也转向喷吹煤粉。，也转向喷吹煤粉。l煤煤 粉粉我国（资源所限）我国（资源所限）世界上除重油、天然气丰富的地世界上除重油、天然气丰富的地区外，都在实践大量喷煤工作。区外，都在实践大量喷煤工作。1)喷煤对高炉冶炼的影响喷煤对高炉冶炼的影响 a.风口前燃料燃烧的热值风口前燃料燃烧的热值 原原 因因 焦炭燃烧焦炭燃烧C的氧化过程的氧化过程煤粉燃烧煤粉燃烧脱气脱气结焦结焦C的氧化过程的氧化过程 耗热耗热H/C愈高，耗热量愈大愈高，耗热量愈大 燃烧热值燃烧热值焦炭可基本全部被燃烧焦炭可基本全部被燃烧煤粉在燃烧区停留时间短煤粉在燃烧区停留时间短部分未燃煤粉随气流上升部分未燃煤粉随气流上升 b.扩

35、大燃烧带扩大燃烧带.炉缸煤气量炉缸煤气量(以焦炭为以焦炭为1时，煤粉为时，煤粉为1.13).部分煤粉在直吹管和风口内燃烧，在管路部分煤粉在直吹管和风口内燃烧，在管路内形成高温内形成高温(高于鼓风温度高于鼓风温度400-800),促使中心气流发展（鼓风动能促使中心气流发展（鼓风动能）原原 因因 c.风口前理论燃烧温度风口前理论燃烧温度 作为喷吹物的煤粉是冷态的作为喷吹物的煤粉是冷态的 煤粉的热分解需要消耗热量煤粉的热分解需要消耗热量 燃烧产物量燃烧产物量用于加热产物到燃烧温用于加热产物到燃烧温度的热量消耗度的热量消耗 原原 因因 d.直接还原度直接还原度 C熔损反应量熔损反应量 还原性组分（还原

36、性组分（COH2）浓度浓度，绝对量，绝对量(煤气量煤气量所致所致)炉下部温度炉下部温度碳熔损反应受到抑制碳熔损反应受到抑制 焦比焦比 焦炭与焦炭与CO2反应的表面积反应的表面积 焦比焦比单位生铁的炉料容积单位生铁的炉料容积矿石在炉内停留时间矿石在炉内停留时间原原 因因 e.煤气阻力损失煤气阻力损失（P）焦炭量焦炭量 料柱透气性料柱透气性煤气量煤气量 煤气流速增大煤气流速增大原原 因因 f.炉内温度场变化炉内温度场变化 高温区高温区上移上移炉缸温度炉缸温度趋于均匀趋于均匀 略有上升略有上升 所致所致料气WW炉缸边缘温度炉缸边缘温度 风口理论燃烧温度下降所致风口理论燃烧温度下降所致炉缸中心温度炉缸

37、中心温度 煤气穿透能力增强所致煤气穿透能力增强所致 （煤气量、煤气含氢、鼓风动能（煤气量、煤气含氢、鼓风动能）原原 因因 炉身温度炉身温度炉顶温度炉顶温度原原 因因 g.存在热滞后现象存在热滞后现象 l 喷入炉内的煤粉要分解吸热喷入炉内的煤粉要分解吸热 炉缸温度暂时炉缸温度暂时l 被还原性强的煤气作用的被还原性强的煤气作用的 炉料下降到炉缸后，由于炉料下降到炉缸后，由于 直接还原耗热减少直接还原耗热减少 炉缸温度回升炉缸温度回升“热滞后热滞后”时间约为时间约为3 34 4小小时时置换比喷吹量2)煤粉的置换比与喷吹量煤粉的置换比与喷吹量 置换比置换比 喷吹喷吹1kg煤粉能替换的焦炭量煤粉能替换的

38、焦炭量（一般在（一般在0.8左右）左右）影响喷煤置换比的因素影响喷煤置换比的因素 煤粉含煤粉含C量和含量和含H2量量煤粉燃烧率煤粉燃烧率炉况顺行程度炉况顺行程度有否有补偿手段有否有补偿手段.喷吹量喷吹量 保持合理的置换比下保持合理的置换比下骨架不是限制环节时骨架不是限制环节时在在扩大喷吹量是炼铁工作者的任务扩大喷吹量是炼铁工作者的任务影响高炉接受煤粉喷吹量的因素影响高炉接受煤粉喷吹量的因素 高炉精料水平高炉精料水平（炉内透气性）（炉内透气性）炉缸热量水平炉缸热量水平（炉内热补偿）（炉内热补偿）煤粉理化特性煤粉理化特性（炉内燃烧率）（炉内燃烧率）喷煤的均匀性喷煤的均匀性（喷吹设备）（喷吹设备）3

39、)补偿手段补偿手段 喷吹煤粉喷吹煤粉 高风温高风温 高压操作高压操作 富氧鼓风富氧鼓风t理理t顶顶rdP可通过运用高风温、高压操作和可通过运用高风温、高压操作和富氧来作为喷吹煤粉的补偿手段富氧来作为喷吹煤粉的补偿手段。4)高炉喷煤的效果高炉喷煤的效果 l 降低焦比降低焦比 煤粉代替焦炭煤粉代替焦炭 间接还原发展间接还原发展 炉缸热状态稳定炉缸热状态稳定 为接受高风温创造条件为接受高风温创造条件l 改善生铁质量改善生铁质量l 降低生铁成本降低生铁成本 6.3 6.3 高炉强化冶炼的措施高炉强化冶炼的措施 6.3.1 6.3.1 精精 料料6.3.2 6.3.2 高高 压压 操操 作作6.3.3

40、6.3.3 高高 风风 温温6.3.4 6.3.4 喷喷 吹吹 燃燃 料料6.3.5 6.3.5 综综 合合 鼓鼓 风风6.3.5 综合鼓风综合鼓风 鼓风湿度调整富氧鼓风高风温高压操作喷煤鼓风湿度调整富氧鼓风高风温高压操作喷煤综综 合合 鼓鼓 风风1 1鼓风湿度调整鼓风湿度调整(1)加加 湿湿 鼓鼓 风风在鼓风中加入水蒸气以提高鼓风湿度在鼓风中加入水蒸气以提高鼓风湿度通常水蒸气在冷风管道中加入通常水蒸气在冷风管道中加入最大特征最大特征强化高炉冶炼强化高炉冶炼干风含氧量干风含氧量2121水蒸气含氧量水蒸气含氧量5050单位体积的水蒸气比干风含氧高单位体积的水蒸气比干风含氧高1.381.38倍倍鼓

41、风中湿度增加鼓风中湿度增加1 1（8 8g/mg/m3 3），），在焦比不变时，产量可提高在焦比不变时，产量可提高1.381.38(2)脱脱 湿湿 鼓鼓 风风把鼓风中的水分脱除一部分把鼓风中的水分脱除一部分使鼓风湿度保持在低于大气湿度的稳定水平使鼓风湿度保持在低于大气湿度的稳定水平通常用通常用氯氯化锂作脱湿剂吸收鼓风中水分，化锂作脱湿剂吸收鼓风中水分，或用冷却法脱除鼓风中水分。或用冷却法脱除鼓风中水分。最大特征最大特征节省燃料消耗节省燃料消耗脱湿减少了水分的分解耗热脱湿减少了水分的分解耗热通常脱湿通常脱湿1，可降低焦比约，可降低焦比约8kg采取采取 鼓风加湿鼓风加湿?鼓风脱湿鼓风脱湿?（有争论

42、）（有争论）喷煤高炉喷煤高炉脱湿鼓风脱湿鼓风节省湿分的耗热以弥补喷煤分解耗热节省湿分的耗热以弥补喷煤分解耗热 （将湿分分解消耗的热量节省下来用于喷煤更合算）可以消除大气湿度波动的影响可以消除大气湿度波动的影响不喷煤高炉不喷煤高炉 加湿鼓风加湿鼓风鼓风含氧量增加，冶强鼓风含氧量增加，冶强；焦比不变时，产量；焦比不变时，产量。充分利用高风温（水分耗热，为高风温创造了条件）。充分利用高风温（水分耗热，为高风温创造了条件）。H2浓度浓度，有利还原，有利还原，rd。消除大气湿度波动对高炉炉况的影响消除大气湿度波动对高炉炉况的影响可减少单位碳量在风口燃烧所需风量可减少单位碳量在风口燃烧所需风量煤气量煤气量

43、，P保持保持P一定时，可加风，冶强一定时，可加风，冶强，产量，产量对于不喷吹燃料的高炉对于不喷吹燃料的高炉加湿鼓风不失为一种调剂炉况的手段加湿鼓风不失为一种调剂炉况的手段2 2富氧富氧 往高炉鼓风中加入工业氧气往高炉鼓风中加入工业氧气富氧对高炉冶炼的影富氧对高炉冶炼的影响响 a.提高产量提高产量 每富氧每富氧1增产增产35b.提高提高t理理 每富氧每富氧1,t理理4550 (炉缸煤气量炉缸煤气量所致所致)c.燃烧带有缩小的趋势燃烧带有缩小的趋势 (N2,t理理加快碳的燃烧过程加快碳的燃烧过程)d.高温区下移，炉身、炉顶温度高温区下移，炉身、炉顶温度（煤气量（煤气量所致）所致）e.直接还原度略有

44、升高直接还原度略有升高 (尽管尽管CO rd，但是：炉身温度但是：炉身温度 rd；I 停留时间停留时间 rd富氧与高风温的异同富氧与高风温的异同 富氧：热收入减少富氧：热收入减少一方面不带入热量一方面不带入热量另一方面风量另一方面风量 t理理携带热量携带热量热收入热收入T顶顶富氧富氧无无高风温高风温有有富氧与喷煤相结合富氧与喷煤相结合 对对 于于l 扩大喷煤量扩大喷煤量l 增加富氧量增加富氧量均均 有有 好好 处处富氧的热量不足由喷煤补偿富氧的热量不足由喷煤补偿喷煤的喷煤的t理理不足由富氧弥补不足由富氧弥补富氧的煤气量不足由喷煤补偿富氧的煤气量不足由喷煤补偿喷煤的燃烧率由富氧来提高喷煤的燃烧率

45、由富氧来提高高炉鼓风富氧高炉鼓风富氧制氧技术是关键制氧技术是关键生产纯氧电耗高，故纯氧的价格高生产纯氧电耗高，故纯氧的价格高开发生产低成本的、含氧开发生产低成本的、含氧6060左右左右的高炉用氧技术的高炉用氧技术是一个具有重大意义的研究课题是一个具有重大意义的研究课题新技术动向新技术动向氧气高炉氧气高炉第六章第六章 作作 业业 1)1)何谓高炉四大操作制度，何谓何谓高炉四大操作制度，何谓“上部调节上部调节”和和“下部调下部调节节”。2)2)如何实现高炉系统的高压操作？高压操作以后对高炉冶炼如何实现高炉系统的高压操作？高压操作以后对高炉冶炼进程的影响如何？并说明原因。进程的影响如何？并说明原因。

46、3)3)提高风温后高炉冶炼进程将发生什么变化？并说明原因。提高风温后高炉冶炼进程将发生什么变化？并说明原因。4)4)提高风温可采取什么措施？风温的进一步提高受何限制？提高风温可采取什么措施？风温的进一步提高受何限制？5)5)高炉喷煤的效果何在？喷吹煤粉对高炉冶炼的影响如何？高炉喷煤的效果何在？喷吹煤粉对高炉冶炼的影响如何？其原因何在。其原因何在。第六章第六章 作作 业业6)6)已知：某高炉喷煤前焦比已知：某高炉喷煤前焦比520 520 kg/t,kg/t,实施喷煤实施喷煤100 100 kg kg/t/t后后,高炉的综合冶炼强度为高炉的综合冶炼强度为1.20 1.20 t/mt/m3 3 d,d,高炉燃高炉燃料比为料比为540 540 kg/t kg/t。求解：求解：a.a.高炉的有效容积利用系数；高炉的有效容积利用系数；b.b.喷煤置换比。喷煤置换比。7)7)何谓何谓“加湿鼓风加湿鼓风”、“脱湿鼓风脱湿鼓风”？说明各自对高？说明各自对高炉冶炼的影响。炉冶炼的影响。8)8)说明富氧鼓风对高炉冶炼的影响及其原因。富氧鼓风与说明富氧鼓风对高炉冶炼的影响及其原因。富氧鼓风与喷吹煤粉有何关系？喷吹煤粉有何关系？祝您成功！祝您成功！