1、高爐強(qiáng)化冶煉,內(nèi)容提要,精料,高壓操作,1,2,高風(fēng)溫,3,噴吹燃料,富氧鼓風(fēng),4,5,6,加濕與脫濕鼓風(fēng),高爐強(qiáng)化冶煉,我國當(dāng)前高爐強(qiáng)化冶煉的方針應(yīng)是:以精料為基礎(chǔ)，以節(jié)能為中心，改善煤氣能量利用，選擇適宜冶煉強(qiáng)度，最大限度地降低焦比和燃料比，有效地提高利用系數(shù)。它明確指出了強(qiáng)化高爐冶煉的方向:一是要增產(chǎn)，二是要節(jié)能。要在節(jié)能的同時實現(xiàn)增產(chǎn)，必須重視開發(fā)和采用高爐煉鐵新技術(shù)。國內(nèi)外高爐強(qiáng)化冶煉普遍采用精料、高壓操作、高風(fēng)溫、噴吹、富氧、綜合鼓風(fēng)和自動控制等技術(shù)，促進(jìn)了高爐生產(chǎn)的發(fā)展。,高爐強(qiáng)化冶煉,1、精料 精料是高爐強(qiáng)化的物質(zhì)基礎(chǔ);強(qiáng)化高爐冶煉必須把精料放在首位。隨著高爐大型化和自動化以及

2、對強(qiáng)化和節(jié)能日益提高的要求，更需要把原料工作做到“精益求精”。 精料的含義是要求供給高爐的原料，不但質(zhì)量好，而且數(shù)量足。其具體內(nèi)容可用“高、穩(wěn)、熟、小、勻、凈”六個字來概括。 “高” 一是指鐵礦石的品位高，還原性高，焦炭中固定碳高，熔劑中氧化鈣高，各種原料的(冷態(tài)、熱態(tài))機(jī)械強(qiáng)度高。,高爐強(qiáng)化冶煉,“穩(wěn)” 是指各種原料的化學(xué)成分穩(wěn)定、波動小。這是穩(wěn)定爐況、實現(xiàn)自動控制的先決條件。 “熟” 是指高爐全部裝入燒結(jié)礦和球團(tuán)礦，熟料率達(dá)到100%，盡量不加石灰石入爐。 “小、勻、凈” 是對原料的粒度而言。 綜上所述，精料對礦石來說，關(guān)鍵是要使用高品位(含SiO25%左右)、低渣量(300kg/t鐵)、

3、高還原性、低w(FeO)(5%)、高強(qiáng)度、成分穩(wěn)定、粒度均勻的熔劑性人造富礦，避免石灰石入爐。,高爐強(qiáng)化冶煉,2、高壓操作 提高爐頂煤氣壓力的操作稱為高壓操作，是相對于常壓操作而言的。一般常壓高爐爐頂壓力(表壓)低于30kPa，凡爐頂壓力超過此值者，均為高壓操作。它是通過安裝在高爐煤氣除塵系統(tǒng)管道上的高壓調(diào)節(jié)閥組，改變煤氣通道截面積，使其比常壓時為小，從而提高爐頂煤氣壓力的。由于爐頂壓力提高，高爐內(nèi)部各部分的壓力都相應(yīng)提高。整個爐內(nèi)的平均壓力也提高，使高爐內(nèi)發(fā)生一系列有利于冶煉的變化，促進(jìn)了高爐強(qiáng)化和順行。,高爐強(qiáng)化冶煉,高爐強(qiáng)化冶煉,高壓高爐的操作特點(diǎn) 1.轉(zhuǎn)入高壓操作的條件 高壓操作作為強(qiáng)

4、化高爐冶煉的手段，有時也作為調(diào)劑手段，順行是保證高爐不斷強(qiáng)化的前提。因此，只有在爐況基本順行，風(fēng)量己達(dá)全風(fēng)量的70%以上時，才可從常壓轉(zhuǎn)為高壓操作。 2.高壓操作時需適當(dāng)加重邊沿 由于高壓后能降低煤氣流速，改變煤氣流分布，促使邊沿比較發(fā)展。為此，在常壓改高壓之前應(yīng)適當(dāng)加重邊沿。 3.高壓操作高爐爐內(nèi)壓差變化特點(diǎn) 高壓后，高爐上部(塊狀帶)的壓差降低較多，下部壓差降低較少。如某高爐頂壓由20kPa提高到80kPa表壓時，下部壓差僅由0.527kPa降至0.517kPa，而上部壓差卻由0.589kPa降至0.289kPa，即降低5%以上。因此說高爐在高壓操作時，采取降低下部壓頭損失的措施，對高爐加

5、風(fēng)強(qiáng)化具有特別重要意義，特別對大型高爐。 4.對高壓高爐處理懸料的特點(diǎn) 當(dāng)爐溫比較充沛,原料條件較好,有時由于管道生成后風(fēng)壓突升，爐料不下時，立即從高壓改為常壓處理，風(fēng)量會自動增加，煤氣流速加快。此時，上部煤氣壓力突減，煤氣流對爐料產(chǎn)生一種“頂”,的作用，使?fàn)t料被頂落。同時，應(yīng)將風(fēng)量減至常壓時風(fēng)量的90%左右，并停止上料，等風(fēng)壓穩(wěn)定后可逐漸上料，待料線趕上即可改為高壓全風(fēng)量操作。如果懸料的部位發(fā)生在高爐下部時。也需要改高壓為常壓，但主要措施應(yīng)該是減少風(fēng)量(嚴(yán)禁高壓放風(fēng)坐料)，使下部壓差降低，這樣有利于下部爐料的降落。,高爐強(qiáng)化冶煉,高爐強(qiáng)化冶煉,應(yīng)當(dāng)指出，消耗在調(diào)壓閥組的剩余壓力是由風(fēng)機(jī)提供的

6、，而風(fēng)機(jī)為此提高了風(fēng)壓是消耗了大量的能量的(由電動機(jī)或蒸汽透平提供)。為有效地利用這部分壓力能，人們從20世紀(jì)60年代開始，試驗高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電，先后在前蘇聯(lián)和法國取得成功。采用這種技術(shù)后，可回收風(fēng)機(jī)用電的25% 30，節(jié)省了高爐煉鐵的能耗。,高爐強(qiáng)化冶煉,高壓操作的影響 A對燃燒帶的影響 由于爐內(nèi)壓力提高，在同樣鼓風(fēng)量的情況下，鼓風(fēng)體積變小，從而引起鼓風(fēng)動能的下降。根據(jù)計算，由常壓(15kPa)提高到80kPa的高壓后，鼓風(fēng)動能降到原來的76%。同時，由于爐缸煤氣壓力的升高，煤氣中O2和CO2的分壓升高，促使燃燒速度加快。鼓風(fēng)動能降低和燃燒速度加快導(dǎo)致高壓操作后的燃燒帶縮小。為維持合理的

7、燃燒帶以利于煤氣量分布，就可以增加鼓風(fēng)量，這對增加產(chǎn)量起著積極的作用。 B對還原的影響 從熱力學(xué)上來說，壓力對還原的影響是通過壓力對反應(yīng)CO2+C= 2CO的影響體現(xiàn)的，由于這個反應(yīng)前后有體積的變化，壓力的增加有利于反應(yīng)向左進(jìn)行，即有利于CO2的存在，這就有利于間接還原的進(jìn)行。,高爐強(qiáng)化冶煉,同時，高爐內(nèi)直接還原發(fā)展程度取決于上述反應(yīng)進(jìn)行的程度，高壓不利于此反應(yīng)向右進(jìn)行，從某種意義上講，是抑制了直接還原的發(fā)展，或者說將直接還原推向更高的溫度區(qū)域進(jìn)行，同樣有利于CO還原鐵氧化物而改善煤氣化學(xué)能的利用。 從動力學(xué)上來說，壓力提高加快了氣體的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)速度，有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。但是有的研究者認(rèn)

8、為壓力的提高也加快了直接還原的速度，因此壓力對鐵的直接還原度不會產(chǎn)生明顯的影響，單從壓力對還原的影響分析，高壓操作對焦比沒有影響。 研究和實際操作都肯定高壓對Si的還原是不利的，這表明高壓對低硅生鐵的冶煉是有利的。,高爐強(qiáng)化冶煉,C 對料柱阻損的影響 這是高壓操作對高爐冶煉影響的最重要的一個方面。從著名的卡門公式： 不難看出，料層的阻力損失與氣流的壓力成反比。在其他條件不變的情況下，可寫成： 由于料層的阻力損失與氣流的壓力成反比，高壓操作以后，爐內(nèi)的總壓力P高較常壓操作時的P常大，因而常壓操作時煤氣流通過料柱的阻力損失p常大于高壓操作時的p高。這就使得在常壓高爐上因p過高而引起的諸如管道行程，

9、崩料等爐況失?，F(xiàn)象在高壓操作的高爐大為減少，而且還可彌補(bǔ)一些強(qiáng)化高爐冶煉技術(shù)使P升高的缺陷。,高爐強(qiáng)化冶煉,煤氣通過料柱的阻力損失，相當(dāng)于自下而上的浮力，它與爐料與爐墻之間的摩擦力、爐料與爐料之間的摩擦力等一起，阻礙著靠重力下降的爐料運(yùn)動。高壓操作后p的下降無疑減少了爐料下降的阻力，可使?fàn)t況順行。如果p維持在原來低壓時的水平，則可增加風(fēng)量，即提高高爐的冶煉強(qiáng)度。 早期的生產(chǎn)實踐表明，在由常壓改為80kPa的高壓后、鼓風(fēng)量可增加1015，相當(dāng)于提高2%/9.8kPa左右；現(xiàn)在的實踐表明，再從100kPa往上提高時，這個數(shù)值下降到1.7%1.8%/9.8kPa。這比理論計算的3%左右要低很多，造成

10、這種差別的原因在于:1)高爐內(nèi)限制冶煉強(qiáng)度提高的是爐子下部，如前所述。下部p減少的數(shù)值較??；,高爐強(qiáng)化冶煉,2)高壓以后，焦比有所降低，爐塵量大幅度降低，在入爐爐料準(zhǔn)備水平相同的情況下，上部塊狀帶內(nèi)料柱透氣性也變差； 3)高壓以后，燃燒帶和爐頂布料發(fā)生變化，上下部調(diào)劑跟不上也阻礙著高壓操作作用的發(fā)揮。 為此，要充分發(fā)揮高壓對增產(chǎn)的作用，需要改善爐料的性能，特別是焦炭的高溫強(qiáng)度，礦石的高溫冶金性能和品位(降低渣量)，以及掌握燃燒帶和布料變化規(guī)律，應(yīng)用上下部調(diào)劑手段加以控制。隨著這些工作進(jìn)展的情況不同，各廠一家每提高10kPa的增產(chǎn)幅度波動在1.1%3%。我國寶鋼的生產(chǎn)經(jīng)驗是頂壓每提高l0kPa，

11、風(fēng)量可增加200250m3/min。,高爐強(qiáng)化冶煉,D對焦比的影響 由于高壓操作促進(jìn)爐況順行，煤氣分布合理，利用程度改善，有利于冶煉低硅生鐵等，而且使焦比有所下降。國內(nèi)外的生產(chǎn)經(jīng)驗是，頂壓每提高10kPa，焦比下降0.2%1.5%。 提高爐頂壓力的這種增產(chǎn)作用只有伴隨著風(fēng)量的增加或冶煉強(qiáng)度的提高才能明顯表現(xiàn)出來。因為在焦比不變，焦炭負(fù)荷一定的情況下，高爐生產(chǎn)率與風(fēng)量，亦即單位時間內(nèi)燃燒的焦炭量成正比。因此，在一定冶煉條件下，冶煉強(qiáng)度應(yīng)與爐頂壓力成正比，即提高爐頂壓力可相應(yīng)地提高冶煉強(qiáng)度，從而提高高爐生產(chǎn)率。 高壓操作的這種降焦節(jié)能作用已為越來越多的高爐實踐所證實。根據(jù)實踐分析，高壓降低燃耗的原

12、因歸結(jié)為改善了順行和煤氣利用，發(fā)展了高爐內(nèi)的間接還原，抑制了直接還原。 首先，高壓操作降低了煤氣流速，延長了煤氣在爐內(nèi)與礦石的接觸時間，同時減小或消除了管道行程.改善了煤氣分布，從而改善了鐵礦石的還原條件，使塊料帶內(nèi)的間接還原得到充分發(fā)展，煤氣能量得到充分利用。,高爐強(qiáng)化冶煉,其次，直接還原反應(yīng)取決于反應(yīng)CO2+C=2CO的發(fā)展。提高爐頂壓力，爐內(nèi)平均壓力相應(yīng)提高，促使該反應(yīng)的平衡向氣體體積減小的方向(逆向)移動，從而抑制了直接還原的發(fā)展，或者說使直接還原推向更高的溫度區(qū)域進(jìn)行。這同壓低軟熔帶，擴(kuò)大塊料帶，提高CO利用率的要求相一致。高壓操作對碳的氣化反應(yīng)的抑制作用，在某種意義上也相當(dāng)于降低焦

13、炭的反應(yīng)性。這對減少碳素溶解損失，提高焦炭高溫強(qiáng)度，改善軟熔帶和滴落帶的透氣(液)性，增加風(fēng)口燃燒有效碳量都是有利的。 同樣，高壓可抑制硅還原(SiO2+2C=Si+2CO)，有利于降低生鐵含硅量，促進(jìn)焦比降低。研究指出，在提高CO壓力時，生鐵中Si顯著降低，這是因為硅在生鐵中的平衡濃度與CO分壓的平方成反比。另外，由反應(yīng)SiO2+CO=SiO+CO2的平衡常數(shù)K=pSiO pCO2/pCO可得pSiO=K pCO/pCO2.因此提高爐頂壓力，則氣相中pCO/pCO2降低，抑制了SiO的揮發(fā).從而減少了硅的還原，導(dǎo)致了燃料的節(jié)省。 高壓操作改善了煤氣分布，促進(jìn)爐況穩(wěn)定順行和爐溫穩(wěn)定，因而可減少

14、不必要的熱量儲備。適當(dāng)降低爐缸和爐腹溫度，使燃料消耗降低，也為降低生鐵含硅量創(chuàng)造了條件。高壓的順行作用可保障噴吹燃料和高風(fēng)溫發(fā)揮更大效用，促進(jìn)燃耗進(jìn)一步降低。,高爐強(qiáng)化冶煉,高壓操作使?fàn)t塵吹出量顯著減少，單位礦石消耗降低，實際焦炭負(fù)荷得到保證，批料出鐵量增加，鐵的回收率提高，焦比應(yīng)有所降低。實踐證明，實行高壓操作，不斷提高爐頂壓力水平，是強(qiáng)化高爐冶煉，增產(chǎn)節(jié)能的一條重要途徑。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，1000m3級高爐，爐頂壓力應(yīng)達(dá)到120kPa左右；2000m3級高爐，應(yīng)達(dá)到150kPa以上； 3000m3級高爐，應(yīng)達(dá)到200kPa左右；4000m3級以上巨型高爐，應(yīng)達(dá)到250 300 kPa 高壓操

15、作不可避免地要增加鼓風(fēng)機(jī)電耗，但可采取爐頂煤氣余壓發(fā)電予以回收。一般回收的發(fā)電量相當(dāng)于高爐風(fēng)機(jī)電耗的30,高爐強(qiáng)化冶煉,高爐強(qiáng)化冶煉,高爐強(qiáng)化冶煉,進(jìn)一步提高爐頂壓力措施： 我國多數(shù)高爐爐頂壓力在0.15MPa以下，其重要原因一是熱燒結(jié)礦入爐，爐頂溫度高，料鐘與料斗因熱應(yīng)力變形而產(chǎn)生裂縫，在高壓下很容易磨損漏氣；二是有些高爐爐頂結(jié)構(gòu)形式陳舊，采用高壓密封問題不好解決，為提高爐頂壓力可采取以下措施： 1、提高爐頂設(shè)備的制造和安裝質(zhì)量料鐘、料斗的材質(zhì)和加工精度應(yīng)得到保證，尤其是要注意焊接質(zhì)量，在安裝時料斗和料鐘的中心偏差不可大于2mm。 2、加強(qiáng)操作防止低料線操作和減少難行懸料，保持爐頂較低溫度，

16、爐頂溫度過高時可采取打水等降溫措施。 3、使用冷礦入爐使用冷礦入爐 這對提高爐頂壓力至關(guān)重要，國內(nèi)外高爐爐頂壓力0.1MPa時，無不使用冷礦。,高爐強(qiáng)化冶煉,提高熱風(fēng)溫度是降低焦比和強(qiáng)化高爐冶煉的重要措施。采用噴吹技術(shù)之后，使用高風(fēng)溫更為迫切。高風(fēng)溫能為提高噴吹量和噴吹效率創(chuàng)造條件。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)溫在9501350之間，每提高100 可降低焦比820kg ，增加產(chǎn)量23%。 當(dāng)前我國大高爐平均風(fēng)溫在10501100 ，先進(jìn)高爐可達(dá)1200 ，國外高爐風(fēng)溫水平達(dá)13001350 ，日本高爐的燃料比，19551979年間降低了 253kg/t，其中提高風(fēng)溫的因素占31。據(jù)資料，風(fēng)溫由1000提高到12

17、50 ，焦比降低22. 5kg/t，增產(chǎn)12.5%。 目前采用高風(fēng)溫已經(jīng)不是高爐能否接受的問題，而是如何能提供更高的風(fēng)溫。,3、提高熱風(fēng)溫度,高爐強(qiáng)化冶煉,提高風(fēng)溫對高爐冶煉的作用,1.高爐內(nèi)熱量來源于兩方面，一是風(fēng)口前碳素燃燒放出的化學(xué)熱，二是熱風(fēng)帶入的物理熱。后者增加，前者減少，焦比即可降低。但是碳素燃燒放出的化學(xué)熱不能在爐內(nèi)全部利用(隨著碳素燃燒必然產(chǎn)生大量的煤氣，這些煤氣將攜帶部分熱量從爐頂逸出爐外，即熱損失)。高爐內(nèi)的熱量有效利用率KT隨冶煉操作水平不同而變化，一般情況KT80%左右。,提高熱風(fēng)溫度帶入的物理熱將使焦比降低，產(chǎn)量提高，單位生鐵的煤氣量減少，爐頂溫度有所降低，熱能利用率

18、提高，故可認(rèn)為這部分熱量在高爐內(nèi)是100%被有效利用?？梢哉f，熱風(fēng)帶入的熱量比碳素燃燒放出的熱量要有用得多。例如，高爐有效熱量利用率KT0.8時，如果風(fēng)溫提高多帶入100kJ的熱量，其它冶煉條件未變，從而節(jié)省風(fēng)口前燃燒的碳素。相當(dāng)100/0.8=125kJ熱量的碳。,高爐強(qiáng)化冶煉,2.從高爐對熱量的需求看，高爐下部由于熔融及各種化學(xué)反應(yīng)的吸熱，可以說是熱量供不應(yīng)求。如果在爐涼時，采用增加焦比的辦法來滿足熱量的需求，此時必然增加煤氣體積，使?fàn)t頂溫度提高，上部的熱量供應(yīng)進(jìn)一步過剩。而且煤氣帶走的熱損失更多。同時由于焦比提高，產(chǎn)量降低，熱損失也會增加，所以KT又會降低。如果采用提高風(fēng)溫的辦法滿足熱量

19、需求則是有利的。特別是高爐使用難熔礦冶煉高硅鑄造鐵時更需提高風(fēng)溫滿足爐缸溫度的需要。 另一方面，采用噴吹燃料(或加濕鼓風(fēng))之后，為了補(bǔ)償爐缸由于噴吹物(或水分)分解造成的溫度降低，必須要提高風(fēng)溫，這樣有利增加噴吹量和提高噴吹效果,高爐強(qiáng)化冶煉,3.提高風(fēng)溫還可加快風(fēng)口前焦炭的燃燒速度，熱量更集中干爐缸，使高溫區(qū)域下移，中溫區(qū)域擴(kuò)大，有利間接還原發(fā)展，直接還原度rd降低。4.風(fēng)溫的改變也是調(diào)劑爐況的重要手段之一。,高爐強(qiáng)化冶煉,高爐接受高風(fēng)溫的條件,凡是能降低爐缸燃燒溫度和改善料柱透氣性的措施，都有利高爐接受高風(fēng)溫。 1.改善原燃料條件精料是高爐接受高風(fēng)溫的基本條件。只有原料強(qiáng)度好，粒度組成均勻

20、、粉未少，才能在高溫條件下保持順行。 2.噴吹的燃料在風(fēng)口前燃燒時分解、吸熱，使理論燃燒溫度降低，高爐容易接受高風(fēng)溫。為了維持風(fēng)口燃燒區(qū)域具有足夠的溫度，需要提高風(fēng)溫進(jìn)行補(bǔ)償。 3.加濕鼓風(fēng)時.因水分解吸熱要降低理論燃燒溫度，相應(yīng)提高風(fēng)溫進(jìn)行熱補(bǔ)償。 4.搞好上下部調(diào)劑。保證高爐順行的情況下才可提高風(fēng)溫。,高爐強(qiáng)化冶煉,高風(fēng)溫與爐況順行,當(dāng)風(fēng)溫提高到一定水平后，如果不采取相應(yīng)措施，爐況順行將受到影響，原因有兩方面，一是風(fēng)溫提高后，爐缸溫度隨之升高，高溫區(qū)域下移，爐缸煤氣體積膨脹，煤氣流速增大，特別是高爐下部的P增大，不利順行；二是風(fēng)口燃燒區(qū)有SiO的揮發(fā)，據(jù)北科大研究，從1500高爐焦炭灰分中

21、的SiO2開始揮發(fā)為SiO，在1800時大約有30%的Si02(灰分中)揮發(fā)為SiO。另外，據(jù)計算，風(fēng)口前溫度超過2000后，將大量產(chǎn)生SiO，并隨煤氣上升到爐腹以上的較低溫度部位，又凝結(jié)為細(xì)小顆粒的SiO或SiO2，沉積于爐料的空隙間，嚴(yán)重惡化料柱透氣性，導(dǎo)致爐況不順，造成崩料甚至懸料。為避免以上不良影響，應(yīng)改善料柱透氣性，如加強(qiáng)整粒，篩除粉料，改善爐料的高溫冶金性能以及改善造渣制度減少渣量等；另一方面，在提高風(fēng)溫的同時增加噴吹量或加濕鼓風(fēng)等，防止?fàn)t缸溫度過高，保持爐況順行。,高爐強(qiáng)化冶煉,高風(fēng)溫與噴吹燃料的關(guān)系,噴吹燃料需要有高風(fēng)溫相配合。燃料要從常溫提高到風(fēng)口前燃燒時的溫度，需要熱量；另

22、外，燃燒時分解吸熱，同時煤氣體積增加等原因，均會降低理論燃燒溫度。,首鋼高爐當(dāng)前噴吹量在140150kg/t，相當(dāng)于總?cè)剂狭康?0%左右，這是在風(fēng)溫為1000以上時的噴吹量。如果風(fēng)溫在900 時，只能達(dá)到20%左右，若低于900 ，噴吹量將明顯減少。 高風(fēng)溫是維持正常冶煉需要的最低理論燃燒溫度和提高噴吹物置換比的有效措施。據(jù)統(tǒng)計，100 風(fēng)溫能影響理論燃燒溫度74左右。,高爐強(qiáng)化冶煉,4、噴吹燃料,高爐噴吹燃料是本世紀(jì)六十年代初期發(fā)展起來的一項新技術(shù)。高爐噴吹燃料是指從風(fēng)口或其它部位特設(shè)的風(fēng)口向高爐噴吹煤粉、重油、天然氣、裂化氣等各種燃料。 我國從六十年代初就開始噴煤、噴油。由于噴油工藝比較簡

23、單，投資少，到70年代已比較普遍。1971年全國重點(diǎn)企業(yè)的噸鐵噴油量已達(dá)到62.6kg/t，1975年噴油高爐已占重點(diǎn)企業(yè)高爐總數(shù)的2/3。由于重油是國家的高級能源和重要的外匯物質(zhì)，1977年后，隨著重油供應(yīng)量的減少，噴吹重油高爐逐漸減少，到1981年下半年，全國高爐噴吹近乎全部用煤粉代替了。,高爐強(qiáng)化冶煉,噴吹燃料的作用,1、爐缸煤氣量增加，煤氣的還原能力增加。,2.煤氣的分布得到改善，中心煤氣流明顯發(fā)展。噴吹之后，風(fēng)口前鼓風(fēng)動能顯著增大，使?fàn)t缸工作更加活躍。這是因為噴吹物的一部分在直吹管和風(fēng)口內(nèi)與氧匯合而進(jìn)行燃燒反應(yīng)極大地提高了鼓風(fēng)動能(提高溫度，增加體積)，使中心氣流發(fā)展。噴吹后，爐缸煤

24、氣體積增大。煤氣中H2含量增多，氣體粘度減小。因而滲透能力增強(qiáng)。,3.煤氣還原過程得到改善。噴吹后，煤氣中含H2量增加，大大改善煤氣的還原過程。從熱力學(xué)已知，在高于810, H2的還原能力高于CO的還原能力。另外，H2的導(dǎo)熱性好，是其它氣體的710倍；粘度小，是其它氣體的0.5倍；擴(kuò)散速度是CO的3.7倍。所以，H2有利加熱礦石，有利還原反應(yīng)時的氣體擴(kuò)散，而且生成物H2O也比CO2具有較大的擴(kuò)散速度，故脫附也很迅速。因此，H2有助于發(fā)展間接還原，降低直接還原度。,4.爐缸冷化，頂溫升高，有熱滯后現(xiàn)象,高爐強(qiáng)化冶煉,熱滯后現(xiàn)象是指增加噴吹量后，由于入護(hù)的總?cè)剂显黾?，爐溫本應(yīng)提高。但在噴吹初期，爐

25、缸溫度反而暫時下降，過一段時間后，爐缸溫度才上升。產(chǎn)生熱滯后的原因有以下兩方面:,(1)料中的H2上升時參加還原反應(yīng)，間接還原增加并代替了固體碳的直接還原，從而節(jié)省熱量。當(dāng)這部分爐料下到爐缸，爐缸的熱負(fù)擔(dān)減輕，使?fàn)t缸轉(zhuǎn)熱，開始顯出噴吹效果。爐料從H2大量參加還原反應(yīng)的區(qū)域下降到爐缸所經(jīng)過的這段時間就是熱滯后時間。 (2)煤氣中CO量增加，它能改善間接還原，但CO大量參與反應(yīng)的區(qū)域可能比H2反應(yīng)的區(qū)域更靠近爐子上部，所以CO作用的滯后時間要更長些。噴油時由于煤氣含H2較高，熱滯后時間較短，一般在3小時左右，噴煤時的熱滯后時間則要更長些。,高爐強(qiáng)化冶煉,5、噴吹對順行的影響,只有在順行的條件下才能

26、提高噴吹量，而在噴吹后，一定程度上又促進(jìn)了順行。噴吹對順行有以下影響：,(1)噴吹后P增加是普遍現(xiàn)象,高爐強(qiáng)化冶煉,(2)煤氣中H2含量增加。使煤氣的密度和粘度都降低了，使 P的增加變得緩和些。(3)由于焦比降低，焦炭負(fù)荷增加，料柱的有效重力增加。(4)比較P與有效重力的變化，P升高較多，但實踐證明心氣流發(fā)展，允許在較高P的條件下操作，實際并不妨礙順行，高爐更易于接受風(fēng)量和風(fēng)溫。,高爐強(qiáng)化冶煉,6 噴吹對生鐵質(zhì)量的作用 噴吹后生鐵質(zhì)量普遍提高，生鐵含硫S下降，含硅Si更穩(wěn)定，允許適當(dāng)降低Si含量，而鐵水的溫度卻不下降。爐渣的脫硫效率Ls提高。因此，更適于冶煉低Si、低S生鐵。其原因是： (1)

27、爐缸活躍，爐缸中心溫度提高，爐缸內(nèi)溫度趨于均勻，渣、鐵水的物理溫度有所提高。這些均有助于提高爐渣的脫硫能力(2)噴油時其含S低于焦炭，降低了硫負(fù)荷。(3)還原情況改善，減輕了爐缸工作負(fù)荷，渣中(FeO)比較低，有利Ls的提高。,高爐強(qiáng)化冶煉,噴吹量與置換比,噴吹量增加到一定限度時，焦比降低的幅度會大大減小。噴吹效果如何，通?？磭姶滴飳固康闹脫Q比(也稱替換比)，置換比高，噴吹效果就好。 置換比與噴吹燃料的種類、數(shù)量、質(zhì)量、煤粉粒度、重油霧化、天然氣裂化程度、風(fēng)溫水平以及鼓風(fēng)含氧等有關(guān)，并隨著冶煉條件和噴吹制度的變化而有不同。據(jù)統(tǒng)計，通常噴吹燃料置換比煤粉0.71.0kg/kg，重油1.01.3

28、5kg/kg，天然氣0.50.7kg/kg焦?fàn)t煤氣0.40.5kg/m3 噴吹燃料只能代替焦炭的發(fā)熱劑和還原劑的作用，代替不了爐料的骨架作用。 噴吹燃料是以提高置換比為主，而對低生鐵綜合燃料比的作用較小。,高爐強(qiáng)化冶煉,決定噴吹量大小的因素有經(jīng)濟(jì)的和技術(shù)兩個方面。從經(jīng)濟(jì)方面看，當(dāng)噴吹物的成本與節(jié)省的焦炭成本相等時，即為極限噴吹量。從技術(shù)方面看，首先要看噴吹燃料的燃燒是否完全，燃燒率是否降低。如果噴入的燃料不能在風(fēng)口前完全燃燒，固體碳粒(碳黑)會被上升的煤氣流帶出回旋區(qū)，至成渣帶時被粘附在初渣中，大大增加了初成渣的粘度，惡化料柱透氣性，使高爐不順行。而且有部分碳粒被帶出爐外浪費(fèi)掉。 提高噴吹量的

29、有效措施： (1)煤粉細(xì)磨，縮小粒度；重油要改善霧化程度，加強(qiáng)噴吹燃料與鼓風(fēng)的混合。 (2)采用多風(fēng)口均勻噴吹，減少每個風(fēng)口的噴吹量，配合富氧鼓風(fēng)，改善燃燒狀況。 (3)保證一定的燃燒溫度，盡量提高風(fēng)溫，提高風(fēng)口前的理論燃燒溫度。 (4)配合高壓操作。加強(qiáng)原料整粒工作，改善料柱透氣性等。,高爐強(qiáng)化冶煉,5、富氧鼓風(fēng),空氣中的氮對燃燒反應(yīng)和還原反應(yīng)都不起作用，它降低煤氣中CO的濃度，使還原反應(yīng)速度降低。同時也降低燃燒速度，因為氮?dú)獯嬖?，煤氣體積很大，對料柱的浮力增大。降低鼓風(fēng)中的含氮量，提高含氧量就是富氧鼓風(fēng)。 根據(jù)資料。每富氧1%，可減少煤氣量4% 5%，增產(chǎn)4% 5% ，并能提高風(fēng)口前理論燃

30、燒溫度46，每噸鐵可相應(yīng)增加9kg重油或8m3天然氣或增加煤粉噴吹量15kg，這是當(dāng)前強(qiáng)化高爐的重要手段。 日本在六十年代高爐富氧只有21.1%21.75，七十年代達(dá)到22. 2%23. 1 。當(dāng)時富氧的高爐超過一半，近年來由于限產(chǎn)，高爐停止富氧。前蘇聯(lián)富氧的高爐超過50%以上。七十年代時，每噸鐵用氧40m3，天然氣68m3, 90年代預(yù)計富氧可達(dá)114m3，天然氣100m3。,高爐強(qiáng)化冶煉,圖1富氧鼓風(fēng)工藝流程 1、冷風(fēng)管；2、流量孔板；3、氧氣插入管；4、8、壓力表；5、截止閥；6、氧氣流量孔板；7、電磁快速切斷閥；9、電動流量調(diào)節(jié)閥；10、截止閥；11放風(fēng)閥,高爐強(qiáng)化冶煉,富氧鼓風(fēng)對高爐

31、冶煉的作用,(1)提高冶煉強(qiáng)度。鼓風(fēng)中含氧量增加，則每噸生鐵所需風(fēng)量減少。若保持入爐風(fēng)量(包括富氧)不變，冶煉強(qiáng)度可增加。在焦比不變時即可獲得相同的增產(chǎn)道，若焦比有所降低，可望增產(chǎn)更多。 (2)對煤氣量的影響。在固定風(fēng)量操作時，相當(dāng)于提高冶煉強(qiáng)度操作，此時煤氣量與焦比和富氧率等因素有關(guān)。當(dāng)保持焦比，直接還原度不變的情況下，富氧鼓風(fēng)時的煤氣量比不富氧時略有增加，因此壓差略有升高。但實際上富氧鼓風(fēng)以后，一般焦比都略有降低，所以在固定風(fēng)量操作時，由于以上兩因素相互抵消，富氧鼓風(fēng)以后，壓差變化不大。但是就單位生鐵而言，因鼓風(fēng)帶入氮量減少。單位生鐵的煤氣量是減少的，就此點(diǎn)而言，也允許提高冶煉強(qiáng)度，增加產(chǎn)

32、量。,高爐強(qiáng)化冶煉,(3)理論燃燒溫度升高。因為單位生鐵的燃燒產(chǎn)物體積減少，使t理升高，爐缸熱量集中有利于冶煉反應(yīng)進(jìn)行；但也使徑向溫度分布不均，高溫區(qū)域下移，富氧量超過一定限度時，爐缸溫度過高，爐內(nèi)透氣性及順行惡化。因此，應(yīng)尋求適合冶煉條件的t理的合適范圍。也就是富氧量的上下限，使富氧鼓風(fēng)取得最佳效果。 (4)因含氮量減少，爐腹煤氣CO濃度相應(yīng)增，在一定的富氧范圍內(nèi)有利于間接還原發(fā)展。當(dāng)富氧與噴吹燃料相結(jié)合時，煤氣中CO和H2增加，對還原更有利。 (5)降低爐頂煤氣溫度。富氧后，單位生鐵煤氣量減少，上部熱交換區(qū)擴(kuò)大，爐頂煤氣溫度降低。高溫區(qū)集中在高爐下部，這使高爐豎向溫度場發(fā)生了變化，這個影響與噴吹燃料所產(chǎn)生的影響相反。故認(rèn)為富氧鼓風(fēng)與噴吹性料相結(jié)合是很有前途的。 (6)鼓風(fēng)含氧量增加，單位生鐵所需風(fēng)量減少，鼓風(fēng)帶入的熱量也減少，將使熱量收入降低，所以說富氧鼓風(fēng)并沒有給高爐開辟新的熱源。這點(diǎn)是與提高風(fēng)溫有本質(zhì)差別的。認(rèn)為采用富氧后可以忽視高風(fēng)溫的作用是不正確的。,高爐強(qiáng)化冶煉,6、加濕與脫濕鼓風(fēng),在冷風(fēng)總管加入一定量的水蒸汽經(jīng)熱風(fēng)爐送入高爐即為加濕鼓風(fēng)。大氣中總是含有一定量的水分(自然濕度一般為13%)，大氣的濕度在不同季節(jié)或晝夜之間都有波動。