1、高風(fēng)溫對高爐強(qiáng)化冶煉的意義,鄒漾,一、高風(fēng)溫（high blast temperature）,高風(fēng)溫（high blast temperature）：在現(xiàn)代高爐中借助熱風(fēng)爐將鼓風(fēng)風(fēng)溫加熱到1200以上的操作。使用高風(fēng)溫操作是高爐冶煉的技術(shù)措施之一。,簡史 19世紀(jì)20年代以前高爐使用冷風(fēng)煉鐵，燃料消耗很高，生產(chǎn)率低。1828年英國尼爾森（D.Neilson）建議在高爐上使用“熱鼓風(fēng)”煉鐵，并于1829年在蘇格蘭克拉依特廠首次實(shí)現(xiàn)來這一建議，風(fēng)溫雖然只有149，但效果驚人，每噸生鐵的燃料消耗由8.06t/t降到5.16t/t。降低來30%以上，產(chǎn)量提高46%，而用于加熱鼓風(fēng)消耗的燃料只有0.4

2、t/t生鐵。1831年該廠將風(fēng)溫提高到316，燃料消耗降到來2.25t/t，產(chǎn)量比用冷風(fēng)煉鐵時(shí)翻了一番。從此熱風(fēng)很快被推廣，它成為高爐煉鐵史上極重要的技術(shù)進(jìn)步之一。170余年來風(fēng)溫水平不斷提高，在日本、西歐、北歐、北美高爐的風(fēng)溫普遍達(dá)到1200，有的先進(jìn)高爐的風(fēng)溫叨叨1350，前蘇聯(lián)的全蘇平均風(fēng)溫到1990年已達(dá)到1150左右。中國重點(diǎn)企業(yè)的平均風(fēng)溫在1997年為1047，梅山冶金公司、包頭鋼鐵公司高爐的風(fēng)溫在1100以上，寶山鋼鐵(集團(tuán))公司3號高爐的風(fēng)溫在1997年達(dá)到1230。而地方骨干企業(yè)的平均風(fēng)溫在1997年為971，雖然其中個(gè)別鋼鐵廠高爐的風(fēng)溫在1000以上，但總體上說中國高爐的風(fēng)

3、溫水平要比工業(yè)先進(jìn)國的低150200。,二.高風(fēng)溫操作對高爐冶煉的影響,1 、風(fēng)溫提高，熱風(fēng)帶入爐熱量增加，風(fēng)口前燃燒碳量能得到減少； 2 、高爐高度上溫度發(fā)生再分布。風(fēng)溫提高，熱風(fēng)帶入爐缸熱量增加、同時(shí)燃燒碳量減少使煤氣發(fā)生量減少，煤氣往上攜帶的熱量減少，結(jié)果，爐缸溫度提高、爐身和爐頂溫度降低； 3、風(fēng)溫提高使燃燒碳量減少，使煤氣中CO量減少，同時(shí)爐身溫度降低使間接還原減少，從而使直接還原度提高。,4 、風(fēng)溫提高時(shí)，爐內(nèi)煤氣壓差增加，使?fàn)t料下降條件變壞，不利于爐料順行； 5 、風(fēng)溫提高，熱風(fēng)帶入爐熱量增加，風(fēng)口前燃燒碳量能得到減少，使焦比能得到降低。 煉鐵工序占鋼鐵工業(yè)能耗的主要部分，高風(fēng)溫

4、是實(shí)現(xiàn)煉鐵高爐節(jié)能的重要措施，據(jù)研究，在目前我國高爐風(fēng)溫范圍內(nèi)，每提高100風(fēng)溫，可降低焦比1520kg/t鐵，可相應(yīng)提高產(chǎn)量3%左右。此外，高風(fēng)溫還是實(shí)行高爐噴吹煤粉的必要條件。隨著煉鐵技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代高爐向大型、高效、長壽等方向發(fā)展，提高高爐熱風(fēng)爐風(fēng)溫所具有的降低煉鐵焦比、提高高爐生鐵產(chǎn)量、提高噴煤比和降低高爐生產(chǎn)成本等作用越來越顯著。國際上先進(jìn)企業(yè)的高爐風(fēng)溫在1300以上，我國2007年重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的平均風(fēng)溫僅為1125，與國外先進(jìn)水平尚有一定差距。,2.1.高風(fēng)溫和降低焦比的關(guān)系,高風(fēng)溫降低焦比的原因 提高風(fēng)溫后降低焦比是多種因素共同作用的結(jié)果，其原因主要有下列幾方面： 1、鼓風(fēng)帶

5、入的物理熱增加了爐內(nèi)非焦炭的熱量收入，代替了一部分由焦炭燃燒所產(chǎn)生的熱量，因而可使焦比降低。,2、由于風(fēng)溫提高后焦比降低，一方面是單位生鐵生成的煤氣量減少，爐頂煤氣溫度下降，煤氣帶走的熱損失減少，另一方面使造渣量減少，爐渣帶走的熱損失也減少因而可進(jìn)一步降低焦比。 3、由于風(fēng)溫提高后焦比降低，使高爐產(chǎn)量相應(yīng)增加，單位生鐵熱損失減少，因而有促進(jìn)了焦比降低。 4、風(fēng)溫提高后，爐內(nèi)高溫區(qū)下移，中溫區(qū)擴(kuò)大，有利于間接還原的發(fā)展，利于焦比降低。 5、風(fēng)溫提高后，鼓風(fēng)動能增大，有利于吹透中心，活躍爐缸，改善煤氣能量利用，從而能降低焦比。這對大型高爐而言尤為重要。,2.2 .高風(fēng)溫降低焦比的效果,提高風(fēng)溫的節(jié)

6、焦效果隨風(fēng)溫水平的高低而異。風(fēng)溫水平越低，提高風(fēng)溫的節(jié)焦效果越好；風(fēng)溫水平越高，提高風(fēng)溫節(jié)焦的效果越差。這種規(guī)律可用以下公式說明：,高爐熱量有效利用系數(shù)KT隨焦比降低而升高，即風(fēng)溫越高，焦比越低，爐內(nèi)煤氣量越少，煤氣利用率越高。因而，風(fēng)溫水平高時(shí)，E值下降。 隨著風(fēng)溫提高，焦比降低，單位生鐵風(fēng)量減少，使鼓風(fēng)帶入能量a減少。因而E值下降。 綜合校正值b隨著風(fēng)溫的提高和焦比的降低而減少，最后可能達(dá)到負(fù)值，因而可使正值下降。綜合校正值b的這一特性是由于提高風(fēng)溫對高爐熱量收支有正負(fù)兩方面的影響所致。一方面，除了鼓風(fēng)物理熱直接代替焦炭燃燒熱以外，由于焦比降低，渣量及煤氣量減少，爐渣及煤氣帶走熱量減少，同

7、時(shí)，由于產(chǎn)量提高，單位生鐵熱損失減少，因而增加了使綜合校正值b成為正值的因素。另一方面，由于熱風(fēng)溫提高使焦炭的理論燃燒溫度提高，熱量集中于爐缸，這不僅使渣鐵溫度的升高，渣鐵帶走的熱量增加，而且使風(fēng)口區(qū)冷卻水帶走的熱量增加，因而增加了使b值成為負(fù)值的因素。風(fēng)溫越高和焦比越低時(shí)，b值成為正值的作用越小，成為負(fù)值的作用越大，可能其代數(shù)和變?yōu)樨?fù)值。如果負(fù)值b與a相等，則提高風(fēng)溫的效果等于零。,提高風(fēng)溫節(jié)省的焦炭量可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：,三.高風(fēng)溫和噴吹燃料的關(guān)系 高風(fēng)溫與噴吹燃料之間是互為條件的關(guān)系。高風(fēng)溫依賴于噴吹，因?yàn)閲姶的芙档鸵蚴褂酶唢L(fēng)溫而引起的風(fēng)口前理論燃燒溫度的提高，從而減少煤氣量，利于順行

8、，噴出量越大，越利于更高風(fēng)溫的使用；噴吹燃料需要高風(fēng)溫，因?yàn)楦唢L(fēng)溫能為噴吹燃料后風(fēng)口前理論燃燒溫度的降低提供熱補(bǔ)償，風(fēng)溫越高，補(bǔ)償熱越多，越有利于噴吹量的增大和噴吹效果的發(fā)揮，從而有利于焦比的降低。高風(fēng)溫和噴吹燃料的合力所產(chǎn)生的節(jié)焦、順行作用更顯著。噴吹燃料和提高風(fēng)溫后，使焦比降低，負(fù)荷加重，使煤氣和礦石與有更多的時(shí)間接觸，改善煤氣的利用，提高產(chǎn)量。,四.高風(fēng)溫對爐況順行的影響,在一定冶煉條件下，當(dāng)風(fēng)溫超過某一限度后，高爐順行被破壞，其原因如下： 1、風(fēng)溫過度提高后，爐缸煤氣體積因風(fēng)口前理論燃燒溫度的提高，爐缸溫度難以提高而膨脹，煤氣流速增大，從而導(dǎo)致爐內(nèi)下部壓差升高，不利順行。 2、爐缸Si

9、O揮發(fā)使料柱透氣性惡化。理論研究表明，當(dāng)風(fēng)口前燃燒溫度超過1970時(shí)，焦炭灰分中的SiO2將大量還原為SiO,它隨煤氣上升，在爐腹以上溫度較低部位重新凝結(jié)為細(xì)小顆粒的SiO2和SiO，并沉積于爐料的空隙之間，致使料柱透氣性嚴(yán)重惡化，高爐不順，易發(fā)生崩料或懸料。,五.高爐接受風(fēng)溫的條件,搞好精料。精料水平越高，爐內(nèi)料柱透氣性越好，爐況越順，高爐越易接受高風(fēng)溫。 噴吹燃料。噴吹量的提高，有利于高爐使用高風(fēng)溫。 加濕鼓風(fēng)。加濕鼓風(fēng)能因鼓風(fēng)中水分分解吸熱而降低爐缸燃燒溫度，利于高風(fēng)溫的使用。通常，加濕鼓風(fēng)是作為暫時(shí)沒有噴吹或噴吹量太少的高爐為控制風(fēng)口前理論燃燒溫度的一種手段而使用的。我們不提倡此法。

10、精心操作。首先要找準(zhǔn)高爐的基本操作制度，特別是要搞好上下部調(diào)劑，保持合理煤氣分布，以保證爐況順行。其次，操作中要精心調(diào)節(jié)，早動、少動，以減少爐況波動，并應(yīng)盡可能采用固定風(fēng)溫（固定在最高水平）調(diào)節(jié)噴吹量或鼓風(fēng)濕度的操作方法。,六.高爐高風(fēng)溫技術(shù)的研究動向,國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫技術(shù)主要有摻燒高熱值煤氣技術(shù)、換熱器預(yù)熱煤氣和助燃空氣技術(shù)、熱風(fēng)爐自身預(yù)熱技術(shù)、高溫空氣燃燒預(yù)熱技術(shù)等。我國首鋼等大型鋼鐵企業(yè)也正在積極開展高風(fēng)溫技術(shù)的研究。 經(jīng)過實(shí)踐和探索，首鋼認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫可以采取的主要措施有： （1）焦炭質(zhì)量、燒結(jié)礦品位和煤粉質(zhì)量等原燃料條件的改善，是實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的重要保障。 （2）改進(jìn)高爐裝料制度、送風(fēng)

11、制度等操作，可以改善透氣性指數(shù)和煤氣初始分布，提高高爐使用高風(fēng)溫能力。 （3）強(qiáng)化安全。對膨脹節(jié)位移和高爐、熱風(fēng)爐系統(tǒng)各部位的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。,（4）適當(dāng)提高熱風(fēng)爐頂溫。利用自動燒爐加大煤氣燃燒量，將原來的控制頂溫從1390提至1420，可提高風(fēng)溫1530。 （5）減少混風(fēng)閥的開度。減少10%的冷風(fēng)混入量，約提高風(fēng)溫15。 （6）提高空氣預(yù)熱溫度?？諝忸A(yù)熱溫度從550提高至600，約提高風(fēng)溫1520。 （7）熱風(fēng)爐操作制度的優(yōu)化。通過縮短熱風(fēng)爐燃燒期、送風(fēng)期和換爐時(shí)間以及增加換爐次數(shù)等措施，實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫操作。,同時(shí)，首鋼的研究也表明，高爐風(fēng)溫的提高是需要條件的。高風(fēng)溫使用不當(dāng)，不僅不利于高

12、爐降低焦比提高噴煤，而且有可能導(dǎo)致高爐不順和熱風(fēng)爐系統(tǒng)壽命的縮短。主要應(yīng)該考慮以下幾方面問題。 （1）必須具備實(shí)施高風(fēng)溫的熱風(fēng)爐工藝流程。為實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫，一般可以采取富化煤氣、煤氣和助燃空氣預(yù)熱技術(shù)等；但還需考慮高熱值煤氣的成本和腐蝕問題。 （2）熱風(fēng)爐、管道和吹管等設(shè)備及材料必須滿足高風(fēng)溫要求。高風(fēng)溫是一個(gè)系統(tǒng)工程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均會導(dǎo)致高風(fēng)溫技術(shù)的失敗，如在風(fēng)溫提高后，出現(xiàn)送風(fēng)總管位移過度膨脹，熱風(fēng)直吹管、鵝頸管發(fā)紅，拱頂出現(xiàn)晶間應(yīng)力腐蝕等問題。,（3）高爐接受高風(fēng)溫的能力問題。由于受原燃料質(zhì)量的影響，爐況經(jīng)常出現(xiàn)不順或波動等問題，即使熱風(fēng)爐能提高再高的風(fēng)溫，也會由于高爐自身的因素而

13、使高風(fēng)溫的使用受到限制。 （4）采用高風(fēng)溫會降低煤氣熱值和增加燃燒負(fù)荷，所以必須與高爐原燃料、大噴煤、高富氧等技術(shù)的結(jié)合，才能發(fā)揮高風(fēng)溫以煤代焦的節(jié)能作用。,七.當(dāng)前我國高風(fēng)溫技術(shù)的現(xiàn)狀及提高風(fēng)溫的途徑,高風(fēng)溫使一項(xiàng)綜合技術(shù)，它涉及高爐接受風(fēng)溫的能力的提高，熱風(fēng)爐供應(yīng)風(fēng)溫的能力的增加及加熱熱風(fēng)爐的熱源的解決等各方面，另外，高風(fēng)溫的使用對高爐操作者來說還存在著認(rèn)識上的問題，即是否真正理解提高風(fēng)溫的必要性，是否看到了高風(fēng)溫潛在的經(jīng)濟(jì)效益。正因如此，雖然目前在我我國高風(fēng)溫技術(shù)已有長足進(jìn)步，但實(shí)際風(fēng)溫水平仍然較低，近十年來徘徊不前。1992年，我國500多座生產(chǎn)高爐中除寶鋼高爐已連續(xù)4年風(fēng)溫保持在12

14、00以上達(dá)1220之外，包鋼、梅山、首鋼、上鋼一廠、武鋼、酒鋼、鞍鋼、馬鋼、蘇鋼、杭鋼、柳鋼等廠的高爐風(fēng)溫僅達(dá)10001100水平，而其余400多座高爐風(fēng)溫在1000以下，這與先進(jìn)國家比差距達(dá)200300（國內(nèi)先進(jìn)高爐風(fēng)溫為12001300）風(fēng)溫低的原因主要有如下兩方面:,其一，一些有能力使用高風(fēng)溫的高爐，由于熱風(fēng)爐能力不足（限制熱風(fēng)爐能力的既有熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等方面的原因，如陳舊的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的技術(shù)改造，新的高風(fēng)溫外然式，頂燃式熱風(fēng)爐的建設(shè)及配套技術(shù)的跟進(jìn)等，也有提供熱風(fēng)爐的高溫?zé)嵩床蛔愕囊蛩兀?；有些高爐的熱風(fēng)爐有能力供更高風(fēng)溫，但高爐因順行差而用不了，更有甚多的高爐即無噴煤，也未加濕，因而

15、風(fēng)溫也上不去。,其二，有些單位片面追求產(chǎn)量，忽視降低焦比，因而不重視風(fēng)溫的使用。 基于上述分析，當(dāng)前提高風(fēng)溫水平的途徑是： 要提高對使用高風(fēng)溫必要性的知識，積極創(chuàng)造條件使用高風(fēng)溫，并分層次確立高風(fēng)溫目標(biāo)。高風(fēng)溫對高爐冶煉利大于弊，必須盡量提高風(fēng)溫使用水平，但高風(fēng)溫又受限于高爐的不同原料和設(shè)備條件，應(yīng)是不同層次意義上的高水平。按高冶金部規(guī)劃，高風(fēng)溫使用分為三個(gè)層次：第一層次是風(fēng)溫達(dá)到12001300，寶鋼及90年代新建或改建的原料條件好的大型高爐屬于此列；第二層次是風(fēng)溫水平達(dá)11001200，原料條件較好，裝備水平較高的高爐應(yīng)以此為目標(biāo)，多數(shù)重點(diǎn)鋼鐵廠和部分地方骨干廠應(yīng)該努力達(dá)到；第三層次是風(fēng)溫水平達(dá)10001100，絕大多數(shù)的高爐都應(yīng)達(dá)到并且有條件達(dá)到。,要提高熱風(fēng)爐供熱能力，其具體措施有：要有足夠的蓄熱面積，單位容積的蓄熱面積應(yīng)達(dá)8085/m以上；新建大高爐應(yīng)用外燃式熱風(fēng)爐，舊高爐改造可采用改進(jìn)型內(nèi)燃式或頂燃式熱風(fēng)爐，如有條件用外燃式熱風(fēng)爐則更好，300m以下高爐可用球式熱風(fēng)爐；熱風(fēng)爐座數(shù)一般應(yīng)有四座（球式可用為3座