淺談煉鐵生產(chǎn)工藝

1、吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文論文題目：淺談煉鐵生產(chǎn)工藝姓 名：林永珠系 部：材料及資源系專 業(yè)：冶金技術(shù)班 級：09-3班指導(dǎo)教師：包麗明摘 要高爐煉鐵生產(chǎn)工藝在鋼鐵企業(yè)中有承上啟下的作用。高爐的冶煉是在高溫條件下，充滿著復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，以及熱量、質(zhì)量傳輸?shù)葟?fù)雜現(xiàn)象的冶煉。對于高爐本體而言，有著最低焦比相適應(yīng)的冶煉強(qiáng)度，適宜的冶煉強(qiáng)度也隨冶煉條件的改善而不斷增大，對應(yīng)的焦比也將進(jìn)一步下降。企業(yè)的最大效益的獲取鋼鐵市場需求大于供給，所以提高冶煉強(qiáng)度、降低焦比，提高冶煉產(chǎn)品的產(chǎn)量顯得至為關(guān)鍵。在高爐煉鐵工藝的技術(shù)發(fā)展過程中，隨著冶煉條件的改善，焦比最低點(diǎn)將向提高冶煉強(qiáng)度的方向移動(dòng)。我

2、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)。因此，影響高爐煉鐵工藝冶煉強(qiáng)度的因素是冶金工作者最為關(guān)心的話題。 關(guān)鍵詞： 煉鐵生產(chǎn)工藝，高爐本體 ，冶煉產(chǎn)品，冶煉強(qiáng)度目 錄第一章 煉鐵生產(chǎn)工藝. 411高爐煉鐵生產(chǎn)流程412高爐本體及主要構(gòu)成5121高爐內(nèi)襯6122高爐冷卻設(shè)備7123高爐附屬系統(tǒng)7124高爐區(qū)域劃分813 高爐冶煉產(chǎn)品9131 生鐵9132 高爐渣9133高爐煤氣1014高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)10第二章 煉鐵生產(chǎn)工藝中影響高爐冶煉強(qiáng)度的因素1421冶煉強(qiáng)度1422高壓操作對高爐冶煉強(qiáng)度的

3、影響1423富氧鼓風(fēng)對高爐冶煉強(qiáng)度的影響1424高風(fēng)溫對高爐冶煉強(qiáng)度的影響1525噴吹燃料對高爐冶煉強(qiáng)度的影響1626管理制度對高爐冶煉強(qiáng)度的影響18第三章 結(jié) 論19致 謝20參考文獻(xiàn)21 第一章 現(xiàn)代高爐煉鐵工藝1.1 高爐煉鐵生產(chǎn)流程高爐煉鐵的本質(zhì)是鐵的還原過程，即使用焦炭做燃料和還原劑，在高溫下將鐵礦石或含鐵原料中的鐵從氧化物或礦物狀態(tài)（如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等）還原為液態(tài)生鐵。高爐煉鐵生產(chǎn)工藝過程見圖1-1。冶煉過程中，爐料（礦石、熔劑、焦炭）按照確定的比例通過裝料設(shè)備分批地從爐頂裝入爐內(nèi)。高溫?zé)犸L(fēng)從下部風(fēng)口鼓入，與焦炭反應(yīng)生成高溫還

4、原性煤氣；爐料下降過程中被加熱、還原、熔化、造渣，發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，最后生成液態(tài)渣、鐵聚集于爐缸，周期地從高爐排出。煤氣流上升過程中，溫度不斷降低，成分逐漸變化，最后形成高爐煤氣從爐頂排出。圖1-1 現(xiàn)代高爐煉鐵生產(chǎn)流程圖由此可見，高爐煉鐵生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，除高爐本體以外，還包括有原燃料系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、煤氣處理系統(tǒng)。通常，輔助系統(tǒng)的建設(shè)投資是高爐本體的45倍。生產(chǎn)中，各個(gè)系統(tǒng)互相配合、互相制約，形成一個(gè)連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程。此外，高爐生產(chǎn)還具有連續(xù)、不間斷的特點(diǎn)。高爐開爐之后，整個(gè)系統(tǒng)必須日以繼夜地進(jìn)行生產(chǎn)，除了計(jì)劃檢修和特殊事故暫時(shí)休風(fēng)外，一般要到一代壽

5、命終了時(shí)才停爐。1.2 高爐本體及主要構(gòu)成高爐本體是冶煉生鐵的主體設(shè)備。它是由耐火材料砌筑成豎式圓筒形，外有鋼板爐殼加固密封，內(nèi)嵌冷卻設(shè)備保護(hù)。高爐內(nèi)部工作空間的形狀稱為高爐內(nèi)型。高爐內(nèi)型從下往上分為爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五個(gè)部分，該容積總和為它的有效容積，反映高爐所具備的生產(chǎn)能力。(見圖1-2). 圖1-2 現(xiàn)代高爐爐體剖面圖高爐內(nèi)型的形狀和尺寸主要與原、燃料條件和操作制度有關(guān)，合理的內(nèi)型有利于高爐操作順行、高產(chǎn)、低耗。隨著冶煉條件的改善，裝備水平和操作水平的提高，高爐內(nèi)型逐步向矮胖型（以Hu/D表示）發(fā)展，見表1-1。表1-1 高爐內(nèi)型變化情況高爐容積 /m3Hu/D20世紀(jì)7080

6、年代20世紀(jì)90年代以后10002000<2.92.52.730010002.93.52.73.2<300>3.5>3.2 高爐內(nèi)襯高爐內(nèi)耐火材料砌筑的實(shí)體稱為高爐內(nèi)襯，其作用是形成高爐工作空間。由于高爐冶煉過程溫度高，且存在復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，爐襯在冶煉過程中將受到侵蝕和破壞，當(dāng)爐襯被侵蝕到一定程度時(shí)，需要采取措施修補(bǔ)。停爐大修便是高爐一代壽命的終止。對高爐內(nèi)襯的基本要求如下：（1）各部位內(nèi)襯與熱流強(qiáng)度相適應(yīng)，以保持在強(qiáng)熱流沖擊下內(nèi)襯的穩(wěn)定性；（2）各部位內(nèi)襯與侵蝕破損機(jī)理相適應(yīng)。由于爐襯的侵蝕和破壞與冶煉條件密切相關(guān)，不同位置的耐火材料受侵蝕破壞機(jī)理不同，因此各部位

7、采用不同的內(nèi)襯材料，既可以延緩內(nèi)襯破損速度，有有利于降低高爐建設(shè)成本。通常，高爐爐襯以陶瓷質(zhì)材料（包括粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)等）和炭質(zhì)材料（炭磚、炭搗石墨等）砌筑。1.2.2 高爐冷卻設(shè)備爐襯的溫度狀態(tài)決定其侵蝕速度的重要因素之一。因此，采用適宜的冷卻設(shè)備維持高爐爐襯在一定溫度下工作，可使其不失去強(qiáng)度，維持爐型。使用冷卻設(shè)備還可保護(hù)爐殼及各種鋼結(jié)構(gòu)，使其不因受熱變形而破壞。通過使用冷卻設(shè)備，在高爐的某些部位還可形成渣皮，從而保護(hù)爐襯，代替爐襯工作。冷卻爐襯的方法是：將通有冷卻介質(zhì)的金屬冷卻器件插入砌體或置于砌體外緣表面，由冷卻介質(zhì)將進(jìn)入爐襯的熱量帶走，從而使輸入和輸出爐襯的熱流平衡，保持爐襯工作表面穩(wěn)

8、定。根據(jù)各部位熱負(fù)荷及結(jié)構(gòu)的不同，高爐可采取多種形式和方法。常見的高爐冷卻設(shè)備有冷卻壁、冷卻水箱、外部噴水冷卻、水冷爐底等多種形式和方法。1.2.3 高爐附屬系統(tǒng)除本體外，高爐有許多附屬設(shè)備。（1）供料系統(tǒng)：包括貯礦槽、過篩、輸送、稱量及上料機(jī)等，主要任務(wù)是保證及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地將合格原料從貯礦槽送上高爐爐頂。（2） 送風(fēng)系統(tǒng)：包括鼓風(fēng)機(jī)、加濕或脫濕裝置、熱風(fēng)爐及一系列管道、閥門，主要任務(wù)是保證連續(xù)可靠地供給高爐冶煉所需數(shù)量和足夠溫度的熱風(fēng)。（3.）除塵系統(tǒng)：包括粗除塵（如重力除塵器）、半精細(xì)除塵（如洗滌塔）、精細(xì)除塵（如文氏管、靜電除塵器），其主要任務(wù)是保證回收高爐煤氣，使其含塵量降到15m

9、g/m3左右，以便利用。（4）渣、鐵處理系統(tǒng)：包括爐前出鐵場及其設(shè)備，渣、鐵輸送設(shè)備，鑄鐵機(jī)，生鐵爐外處理設(shè)備，水渣場設(shè)備等，主要任務(wù)是及時(shí)處理高爐排放出的渣、鐵，保證高爐生產(chǎn)正常運(yùn)行，獲得合乎規(guī)格的生鐵和爐渣產(chǎn)品。（5）燃料噴吹系統(tǒng)：包括燃料的制備、貯存、空壓機(jī)、高壓泵和一系列管道閥門輸送設(shè)備及噴嘴等。其任務(wù)是保證噴入高爐所需之燃料，以代替部分焦炭，降低焦炭消耗。1.2.4 高爐區(qū)域劃分將正在運(yùn)行中的高爐突然停爐并進(jìn)行解剖分析，結(jié)果表明，根據(jù)物料存在形態(tài)的不同，可將高爐劃分為五個(gè)區(qū)域：塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、燃燒帶、渣鐵盛聚帶（圖1-3）。圖1-3 高爐料柱結(jié)構(gòu)及區(qū)域分布各區(qū)內(nèi)進(jìn)行的主要反應(yīng)

10、及特征分別為：塊狀帶：爐料中水分蒸發(fā)及受熱分解，鐵礦石還原，爐料與煤氣熱交換；焦炭與礦石層狀交替分布，呈固體狀態(tài)；以氣固相反應(yīng)為主。軟熔帶：爐料在該區(qū)域軟化，在下部邊界開始熔融滴落；主要進(jìn)行直接還原反應(yīng)，初渣形成。滴落帶：滴落的液態(tài)渣鐵與煤氣及固體碳之間進(jìn)行多種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。燃燒帶：噴入的燃料與熱風(fēng)發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生高熱煤氣，是爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域。渣鐵盛聚帶：在渣鐵層間的交界面及鐵滴穿過渣層時(shí)發(fā)生渣金反應(yīng)。1.3 高爐冶煉產(chǎn)品高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵。爐渣和高爐煤氣為副產(chǎn)品。1.3.1 生鐵生鐵是鐵與碳及其它一些元素的合金。通常，生鐵含F(xiàn)e94%左右，C4%左右。其余為硅、錳、磷、硫等少量元

11、素。一般來說，生鐵和鋼的化學(xué)成分主要差別是含碳量。鋼中含碳量最高不超過2.11%。高爐生鐵含碳量在2.54.5%范圍，鑄鐵中不超過5.0%（此時(shí)Fe3C含量約占75%，當(dāng)鑄鐵中Fe3C達(dá)100%時(shí)，其含碳量為6.67%）。當(dāng)鑄鐵中C>5.0%時(shí)，鑄鐵甚脆，沒有實(shí)用價(jià)值。而含碳量在1.62.5%之間的鋼鐵材料，由于缺乏實(shí)用性，一般不進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。生鐵可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵。煉鋼生鐵供轉(zhuǎn)爐、電爐煉鋼使用，約占生鐵產(chǎn)量的8090%。鑄造生鐵又稱為翻砂鐵或灰口鐵，主要用于生產(chǎn)耐壓鑄件，約占生鐵產(chǎn)量的10%左右。鑄造生鐵的主要特點(diǎn)是含硅較高，在1.254.25%之間。硅在生鐵中能促進(jìn)石墨化，即使

12、化合碳游離成石墨碳，增強(qiáng)鑄件的韌性和耐沖擊性并易于切削加工。高爐還可生產(chǎn)特殊生鐵，如錳鐵、硅鐵、鏡鐵（Mn1025%）、硅鏡鐵（Si913%，Mn1824%）等，主要用作煉鋼脫氧劑和合金化劑。此外，生鐵中還可能含有部分微量元素。生鐵中微量元素含量之和（鉛、錫、銻、砷、鈦、釩、鉻、鋅）為指標(biāo)，當(dāng)其小于0.1%時(shí)稱為高純生鐵。國內(nèi)外適宜生產(chǎn)高純生鐵的礦源稀少。我國本鋼生鐵除磷、硫極低，微量元素含量總和小于0.08%，素有“人參鐵”之稱。1.3.2 高爐渣由于冶煉礦石品位、焦比及焦炭灰分的不同，高爐生產(chǎn)每噸生鐵產(chǎn)生的爐渣量差異很大。我國大中型高爐的單位生鐵渣量在0.30.5t之間。一些原料條件差、技

13、術(shù)水平低的高爐單位生鐵渣量甚至超過0.6t。高爐渣主要是由鈣、鎂、硅、鋁的氧化物構(gòu)成的復(fù)雜硅酸鹽系。一般高爐渣的成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：CaO35%44%； SiO232%42%； Al2O36%16%； MgO4%13%。此外，高爐渣中含有少量硫化物和碳化物，如MnO、FeO、CaS等。使用特殊礦冶煉的高爐爐渣還含有其它物質(zhì)，如我國包鋼高爐渣還含有CaF2、K2O、Na2O，攀鋼高爐渣中含有TiO2、V2O5。高爐渣的工業(yè)用途廣泛。如在爐前急冷?；伤?，作成水泥和建筑材料；酸性渣還可在爐前用蒸汽吹成渣棉，作絕熱材料。爐渣還可代替天然碎石作為路基材料。冶煉多元素共生的復(fù)合礦時(shí)，爐渣中常富集有多種

14、元素（如稀土、鈦等），這類爐渣可進(jìn)一步利用。高爐爐渣出爐溫度通常為14001450，熱含量16801900kJ/kg，對于這部分顯熱，目前尚無很好的利用方法。1.3.3 高爐煤氣冶煉每噸生鐵可產(chǎn)生16003000m3的高爐煤氣，其中CO20%25%，H213%，還有少量甲烷（CH4）等可燃?xì)怏w。從高爐排出的煤氣中含有大量的爐料粉塵，經(jīng)過除塵處理可使含塵量降到1020mg/m3。除塵處理后的高爐煤氣發(fā)熱值約為33503770kJ/m3，是良好的氣體燃料。但高爐冶煉產(chǎn)生的煤氣量、成分及發(fā)熱值與高爐操作參數(shù)及產(chǎn)品種類有關(guān)。如高爐冶煉鐵合金時(shí)煤氣中幾乎沒有CO2。高爐煤氣是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要二次能源，

15、主要用作熱風(fēng)爐燃料，還可供動(dòng)力、煉焦、燒結(jié)、煉鋼、軋鋼等部門使用。1.4 高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高爐生產(chǎn)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效果可用如下技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來衡量：（1）有效容積利用系數(shù)（）：指高爐單位有效容積的日產(chǎn)鐵量。（1-1） 式中 P生鐵日產(chǎn)量，t/d；高爐有效容積，m3?？梢姡孟禂?shù)愈大，生鐵產(chǎn)量愈高，高爐的生產(chǎn)率也就愈高。P和都是生產(chǎn)率指標(biāo)。對一定容積的高爐，隨P成正比地增加。對不同容積高爐，P無可比性，而可比。式中生鐵日產(chǎn)量是以煉鋼生鐵為校準(zhǔn)計(jì)算的，其他各種牌號的生鐵可按冶煉難易程度折合為煉鋼生鐵噸數(shù)。鑄造生鐵的折算系數(shù)隨硅含量不同而存在差異，通常為1.141.34。一般高爐有效容積利用系數(shù)為2

16、.32.8t/(m3·d)，先進(jìn)高爐達(dá)3t/(m3·d)以上。我國首鋼1號高爐在2004年取得了平均利用系數(shù)突破了4.2t/(m3·d)的世界先進(jìn)水平。（2）焦比（K）：生產(chǎn)每噸生鐵所消耗的焦炭量。對高爐生產(chǎn)而言，焦比愈低愈好。 （1-2） 式中 Q焦炭日消耗量，kg/d。噴吹燃料時(shí)，高爐的的能耗情況用燃料比（K燃）表示，即每噸生鐵耗用各種入爐燃料之總和。K燃（K焦炭+K煤粉+K重油+）（1-3） 綜合焦比（K綜）是生產(chǎn)每噸生鐵實(shí)際耗用的焦炭（焦比K）以及各種輔助燃料折算為相應(yīng)的干焦（K干）的綜合。K綜（K + K干）（1-4） 不同輔助燃料對干焦的置換比差異較大

17、。通常煤粉為0.70.8kg/kg，天然氣為0.65kg/kg，重油為1.2kg/kg，焦粉為0.9kg/kg，瀝青為1.0kg/kg。現(xiàn)代大中型高爐焦比一般在400kg/t左右，燃料比一般在500kg/t左右。我國寶鋼高爐（三座高爐）2003年燃料比平均值492.5kg/t。（3）冶煉強(qiáng)度（I）：單位體積高爐有效容積焦炭日消耗量。（1-5） 冶煉強(qiáng)度是標(biāo)志高爐強(qiáng)化程度的指標(biāo)之一。在噴吹燃料條件下，相應(yīng)有綜合冶煉強(qiáng)度（I綜），即不僅計(jì)算焦炭消耗量，還計(jì)算噴吹燃料按置換比折合成的焦炭量。由式（1-1）、（1-2）和（1-3）可推導(dǎo)出利用系數(shù)、焦比和冶煉強(qiáng)度三者之間的關(guān)系為：（1-6） 利用系數(shù)與

18、冶煉強(qiáng)度I成正比，與焦比K成反比，要提高利用系數(shù)，強(qiáng)化高爐生產(chǎn)，應(yīng)從降低焦比和提高冶煉強(qiáng)度兩方面考慮。在當(dāng)前能源緊張的情況下，首先應(yīng)考慮降低焦比（燃料比）。（4）焦炭負(fù)荷：每批爐料中鐵、錳礦石的總重量與焦炭重量之比，是用以評估燃料利用水平，調(diào)節(jié)配料的重要參數(shù)。（5）生鐵合格率：指合格生鐵量占高爐總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。此外，優(yōu)質(zhì)生鐵占生鐵總量的百分?jǐn)?shù)稱為優(yōu)質(zhì)率。合格率和優(yōu)質(zhì)率都是生鐵質(zhì)量指標(biāo)。對生鐵質(zhì)量的考查主要看其化學(xué)成分（如硫和硅）是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)。（6）休風(fēng)率：高爐休風(fēng)時(shí)間占規(guī)定作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。降低休風(fēng)率是增產(chǎn)節(jié)約的重要途徑。（7）生鐵成本：生產(chǎn)1噸生鐵所需的費(fèi)用。它是衡量高爐生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的重

19、要指標(biāo)。（8）高爐一代壽命（爐齡）：通常指從高爐點(diǎn)火開爐到停爐大修，或高爐相鄰兩次大修之間的冶煉時(shí)間。一般大高爐的一代壽命在10年左右，有的高達(dá)18年。衡量爐齡的另一個(gè)指標(biāo)是每m3爐容在一代爐齡期內(nèi)的累計(jì)產(chǎn)鐵量。第二章 煉鐵生產(chǎn)工藝中影響冶煉強(qiáng)度的因素2.1冶煉強(qiáng)度冶煉強(qiáng)度是冶煉過程強(qiáng)化的程度，以每晝夜燃燒的干焦耗用量來衡量高爐冶煉的強(qiáng)化程度。高爐冶煉強(qiáng)度是指每晝夜，每立方米高爐有效容積消耗的干焦數(shù)量，即一晝夜裝入高爐的干焦炭數(shù)量與高爐有效容積的比值。 由于現(xiàn)在高爐普遍采取噴吹燃料技術(shù)，將一晝夜噴吹的燃料量與焦炭量相加值與高爐有效容積的比值就叫做綜合冶煉強(qiáng)度。2.2 高壓操作對高爐冶煉強(qiáng)度的影

20、響對大型高爐,高壓作用更為明顯。高爐容積越大，為保證強(qiáng)化順行所需的爐頂壓力應(yīng)越大，高爐強(qiáng)化程度越高，越需要實(shí)行高壓操作。高壓操作對冶煉的影響：(1)高壓操作使?fàn)t內(nèi)的平均煤氣壓力提高，煤氣體積縮小，煤氣流速降低，壓差下降，有利于提高冶煉強(qiáng)度。(2)高壓操作有利于爐況順行，減少管道行程，降低爐塵吹出量，從而提高冶煉強(qiáng)度。2.3 富氧鼓風(fēng)對高爐冶煉強(qiáng)度的影響由于鼓風(fēng)含氧氣提高之后，高爐燃燒焦炭和煤粉的能力提高，也就提高了高爐的冶煉強(qiáng)度，因?yàn)楣娘L(fēng)和富氧含純氧不同，富氧率提高1%，能提高冶煉強(qiáng)度4.76%，也就是說高爐產(chǎn)量按理論計(jì)算應(yīng)提高4.76%。隨著鼓風(fēng)中氧濃度增加，氮濃度降低，燃燒lkg碳所需風(fēng)量

21、減少，相應(yīng)地風(fēng)口前燃燒產(chǎn)生的煤氣量也減少，而煤氣中CO含量增加，氮含量減少。同提高風(fēng)溫一樣，富氧會使理論燃燒溫度大幅度升高，但是升高的原因并不相同，提高風(fēng)溫給燃燒產(chǎn)物帶來了寶貴的熱量，富氧不僅不帶來熱量，而且因v風(fēng)的減少使這部分熱量的數(shù)值減小，t理的升高是由于煤氣量v煤氣的減少造成的。富氧1，t理提高4550，當(dāng)t風(fēng) =10001100，風(fēng)中濕度為1時(shí)，富氧到2628時(shí)，地就超過2500， 生產(chǎn)實(shí)踐表明，這樣高的t理會導(dǎo)致冶煉十分困難，降低t理可以采用降低風(fēng)溫或增加鼓風(fēng)濕度，顯然不利于焦比的降低，最好的辦法是向爐缸噴吹補(bǔ)充燃料。富氧對高爐內(nèi)溫度場分布的影響與提高風(fēng)溫時(shí)的影響相似。但是富氧造成的

22、燃燒lkg碳發(fā)生的煤氣量減少，對煤氣和爐料水當(dāng)量比值降低的影響，超過了提高風(fēng)溫的影響，因此富氧時(shí)爐身煤氣溫度降更嚴(yán)重，由于同時(shí)產(chǎn)生煤氣量減少和爐身溫度的降低，煤氣帶入爐身的熱量減少，有可能造成該區(qū)域內(nèi)的熱平衡緊張，特別是爐料中配入大量石灰石在該地區(qū)分解時(shí)尤為嚴(yán)重。富氧鼓風(fēng)時(shí)噸鐵煤氣量減少，可相應(yīng)提高冶煉強(qiáng)度。由于單位重量的碳生成煤氣量的變化率小于鼓風(fēng)消耗能量的變化率，富氧鼓風(fēng)時(shí)如保持鼓風(fēng)量不變，則冶煉強(qiáng)度較保持煤氣量不變的大。如果原來冶煉強(qiáng)度較低，或富氧鼓風(fēng)時(shí)還改善冶煉條件因而可增加風(fēng)量，則可更高地提高冶煉強(qiáng)度并大量增產(chǎn)，但富氧的理論增產(chǎn)值隨鼓風(fēng)中含氧量的遞增而減小。2.4 高風(fēng)溫對冶煉強(qiáng)度的

23、影響提高熱風(fēng)溫度是降低焦比和強(qiáng)化冶煉的重要措施。采用噴吹技術(shù)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(jì)，風(fēng)溫在9501350之間，每提高100可降低焦比820kg，增加產(chǎn)量2%3%。提高風(fēng)溫對高爐冶煉的影響：（1）高爐內(nèi)熱量來源于兩方面，一是風(fēng)口前碳素的燃燒放出的化學(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，碳素燃燒放出的化學(xué)熱不能在爐內(nèi)全部利用。高爐內(nèi)的熱量有效利用率隨冶煉操作水平而變化，一般為80%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，熱能利用率提高，熱風(fēng)帶入的熱量比碳素燃燒放出的熱量要用

24、的多，都為高爐強(qiáng)化冶煉創(chuàng)造了條件。（2）從高爐對熱量的需求看，高爐下部由于熔融及化學(xué)反應(yīng)吸熱，可以說是熱量供不應(yīng)求，如果在涼爐時(shí)，采用增加焦比的辦法來滿足熱量的需求，此時(shí)必須增加煤氣體積，使?fàn)t頂溫度提高，上部的熱量供求進(jìn)一步過剩，而且煤氣帶走的損失更多。如果采用提高風(fēng)溫的辦法滿足熱量需求，則是有利的，特別是高爐使用難熔礦冶煉高硅鑄造鐵時(shí)更需提高風(fēng)溫，滿足爐缸溫度的需要。（3）采用噴吹燃料之后，為了補(bǔ)償爐缸由于噴吹物分解造成的溫度降低，必須要提高風(fēng)溫，這樣有利于增加噴吹量和提高噴吹效果。提高風(fēng)溫還可加快風(fēng)口前焦炭的燃燒速度，熱量更集中于爐缸，使高溫區(qū)域下移，中溫區(qū)域擴(kuò)大，有利于間接還原發(fā)展，直接

25、還原度降低。2.5 噴吹燃料對高爐冶煉強(qiáng)度的影響與焦炭在風(fēng)口前燃燒相比，噴吹燃料與鼓風(fēng)中氧燃燒的最終產(chǎn)物都是CO，H2和N2，并放出一定的熱量。(1) 焦炭在煉焦過程已完成煤的脫氣和結(jié)焦過程，風(fēng)口前的燃燒基本上是碳的氧化過程，而且焦炭粒度較大，在爐缸內(nèi)不會隨煤氣流上升。而噴吹燃料卻不同，煤粉要在風(fēng)口前經(jīng)歷脫氣、結(jié)焦和殘焦燃燒三個(gè)過程，而且它要在噴槍出口處到循環(huán)區(qū)內(nèi)停留的千分之幾到百分之幾秒內(nèi)完成；重油要經(jīng)歷氣化，然后著火燃燒。天然氣、重油蒸氣和煤粉脫氣的碳?xì)浠衔锶紵龝r(shí)，碳氧化成CO放出的熱量，有部分被碳?xì)浠衔锓纸鉃樘己蜌涞姆磻?yīng)所吸收，這種分解熱隨H:C重量比的增加而增大。因此，隨著這一比例

26、的增加，風(fēng)口前燃料燃燒的熱值亦降低（表2-1）。表2-1 不同燃料的每kg碳在風(fēng)口前燃燒放出的熱量碳?xì)浠衔锱c氧的反應(yīng)僅在它的熱解溫度下明顯進(jìn)行，如果重油未能很好霧化而迅速變成蒸氣，并達(dá)到其熱解溫度，氧化反應(yīng)就會產(chǎn)生煙碳，未完全氧化的CH4也可能裂解為煙碳，這種煙碳在燃燒帶內(nèi)不氣化的話，就會隨煤氣流離開燃燒帶，這不僅導(dǎo)致爐缸熱收入減少，而且這些碳質(zhì)點(diǎn)（包括噴吹煤粉時(shí)，在燃燒帶內(nèi)未氣化的煤粉質(zhì)點(diǎn)）大量混入爐渣而使?fàn)t缸工況惡化：爐缸堆積，爐腹渣皮不穩(wěn)定而脫落，風(fēng)口和渣口大量燒壞。因此為避免煙碳形成和殘?zhí)疾荒芡耆珰饣?，必須使燃料與鼓風(fēng)盡可能完全和均勻地混合。(2) 爐缸煤氣量增加，燃燒帶擴(kuò)大。噴吹燃

27、料因含碳?xì)浠衔镌陲L(fēng)口前氣化后產(chǎn)生大量的H2，使?fàn)t缸煤氣量增加（表2-2）。煤氣量的增加是與燃料的H/C有關(guān)的，H/C比值越高，增加的煤氣量越多。無煙煤燃燒產(chǎn)生的煤氣量略低于焦炭，而煙煤燃燒產(chǎn)生的煤氣量大于焦炭。煤氣量的增加，將增大燃燒帶。造成燃燒帶擴(kuò)大的另一原因是部分燃料在直吹管和風(fēng)口內(nèi)就開始燃燒，在管路內(nèi)形成高溫（高于鼓風(fēng)溫度100-800）的熱風(fēng)和燃燒產(chǎn)物的混合氣流，它的流速和動(dòng)能遠(yuǎn)大于全焦冶煉時(shí)的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能。表2-2 風(fēng)口前每kg燃料燃燒產(chǎn)生的煤氣體積 (3) 理論燃燒溫度下降，而爐缸中心溫度略有上升。理論燃燒溫度降低的原因在于：1) 燃燒產(chǎn)物的數(shù)量增加，用于加熱產(chǎn)物到燃燒溫度的熱

28、量增多；2) 噴吹燃料氣化時(shí)因碳?xì)浠衔锓纸馕鼰?，燃燒放出的熱值降低?) 焦炭到達(dá)風(fēng)口燃燒帶已為上升煤氣加熱（約達(dá)到1500），可為燃燒帶來部分物理熱，而噴吹燃料的溫度一般在100左右。爐缸中心溫度和兩風(fēng)口間的溫度略有上升的原因是：1) 煤氣量及其動(dòng)能增加，燃燒帶擴(kuò)大使到達(dá)爐缸中心的煤氣量增多，中心部位的熱量收入增加；2) 上部還原得到改善，在爐子中心進(jìn)行的直接還原數(shù)量減少，熱支出減少；3) 高爐內(nèi)熱交換改善，使進(jìn)入爐缸的物料和產(chǎn)品的溫度升高。2.6管理制度對高爐冶煉強(qiáng)度的影響（1）加強(qiáng)設(shè)備的檢查設(shè)備運(yùn)行的正常是高爐生產(chǎn)的保障，要求電、鉗、液各工種加強(qiáng)對設(shè)備的點(diǎn)巡檢工作，實(shí)行責(zé)任工作制、紅旗

29、競賽，各條線負(fù)責(zé)各條線的設(shè)備，確保設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，大大降低無計(jì)劃休風(fēng)率，實(shí)現(xiàn)了三個(gè)月不檢修的好成績。（2）加強(qiáng)爐前工作管理 爐前成立修溝隊(duì)并由專人負(fù)責(zé)大溝、撇渣器的檢查。在修溝、撇渣器時(shí)，由生產(chǎn)班組與修溝組共同搶修，大大縮短了修溝時(shí)間，減少出鐵晚點(diǎn)次數(shù)和時(shí)間，避免因出鐵不均衡致爐子憋風(fēng)、爐溫上行、燒壞渣口現(xiàn)象。（3）健全高爐工長的管理制度加強(qiáng)原燃料的檢查，要求當(dāng)班工長每班查料不少于四次，并且要求原料上倉按成分進(jìn)行對號入座，改變以往原料成分來得晚，無成分入爐的現(xiàn)象，工長可根據(jù)原燃料變化及時(shí)調(diào)整爐溫、渣堿度，在調(diào)劑上做到“穩(wěn)、準(zhǔn)、及時(shí)”。建立工藝監(jiān)督和考核制度，實(shí)行高爐標(biāo)準(zhǔn)化操作，確保爐況順行。加強(qiáng)中部調(diào)節(jié)，控制合理的冷卻制度，以維持合理的操作爐型。第三章 結(jié) 論由于煉鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對煉鐵生產(chǎn)工藝高爐冶煉提出了以原料為基礎(chǔ)，采用大風(fēng)量、高溫等技術(shù)手段的操作方針，使煉鐵技術(shù)有了新的進(jìn)步。為了突破煉鐵生產(chǎn)工藝冶煉強(qiáng)度的制約，把冶煉強(qiáng)度提高到世界冶煉強(qiáng)度的新指標(biāo)，促進(jìn)高爐煉鐵的發(fā)展，爐頂高壓操作、富氧鼓風(fēng)、提高熱風(fēng)溫度、提高入爐原燃料的質(zhì)量和高爐噴煤都是強(qiáng)化煉鐵工藝冶煉的技術(shù)途徑，良好的設(shè)備管理制度也間接的支持了高爐強(qiáng)