煉鐵講義 高爐煉鐵工藝

煉鐵講義高爐煉鐵工藝第1頁(yè)/共99頁(yè)6.1高爐煉鐵生產(chǎn)的原則第2頁(yè)/共99頁(yè)各類因素之間關(guān)系的分析1）產(chǎn)量和消耗之間的關(guān)系2）效益與產(chǎn)量、消耗之間的關(guān)系3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關(guān)系4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關(guān)系第3頁(yè)/共99頁(yè)1）產(chǎn)量和消耗之間的關(guān)系高爐有效容積利用系數(shù)=冶煉強(qiáng)度/焦比第4頁(yè)/共99頁(yè)為了使高爐產(chǎn)量↑有4種途徑：I不變，K↓K不變，I↑隨I↑，K有所↓隨I↑，K有所↑但K上升的幅度不如冶煉強(qiáng)度增長(zhǎng)的幅度大（一般不采用）對(duì)一個(gè)實(shí)際高爐而言，存在與最低焦比相適宜的冶煉強(qiáng)度I適第5頁(yè)/共99頁(yè)冶煉強(qiáng)度和焦比之間的關(guān)系第6頁(yè)/共99頁(yè)冶煉強(qiáng)度和焦比的關(guān)系分析I＜I適時(shí)：煤氣流速低，動(dòng)壓頭小→煤氣分布不均勻（邊緣發(fā)展）→煤氣熱能、化學(xué)能利用不充分→直接還原發(fā)展→焦比升高隨I↑→煤氣流分布改善（風(fēng)量、煤氣量↑，煤氣速度↑）→煤氣熱能、化學(xué)能利用改善→間接還原發(fā)展→焦比降低（直到與I適相對(duì)應(yīng)的最低焦比值）第7頁(yè)/共99頁(yè)冶煉強(qiáng)度和焦比的關(guān)系分析I＞I適時(shí)：煤氣流速過(guò)大第8頁(yè)/共99頁(yè)適宜冶煉強(qiáng)度和焦比的關(guān)系第9頁(yè)/共99頁(yè)冶煉條件改善加強(qiáng)原料準(zhǔn)備采取合理的爐料結(jié)構(gòu)提高爐頂煤氣壓力使用綜合鼓風(fēng)改造設(shè)備第10頁(yè)/共99頁(yè)各類因素之間關(guān)系的分析1）產(chǎn)量和消耗之間的關(guān)系2）效益與產(chǎn)量、消耗之間的關(guān)系（自學(xué)）3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關(guān)系4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關(guān)系第11頁(yè)/共99頁(yè)各類因素之間關(guān)系的分析1）產(chǎn)量和消耗之間的關(guān)系2）效益與產(chǎn)量、消耗之間的關(guān)系（自學(xué)）3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關(guān)系4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關(guān)系第12頁(yè)/共99頁(yè)3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關(guān)系第13頁(yè)/共99頁(yè)提高高爐壽命的對(duì)策采用高質(zhì)量爐襯（碳磚、碳化硅磚等）改進(jìn)高爐冷卻設(shè)備和采取先進(jìn)的冷卻技術(shù)采用釩鈦爐渣護(hù)爐提高高爐的操作水平第14頁(yè)/共99頁(yè)各類因素之間關(guān)系的分析1）產(chǎn)量和消耗之間的關(guān)系2）效益與產(chǎn)量、消耗之間的關(guān)系（自學(xué)）3）產(chǎn)量與高爐壽命、效益之間的關(guān)系4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關(guān)系第15頁(yè)/共99頁(yè)4）產(chǎn)量與質(zhì)量之間的關(guān)系第16頁(yè)/共99頁(yè)6.2高爐操作制度第17頁(yè)/共99頁(yè)1）裝料制度爐料裝入爐內(nèi)方式的總稱；不同爐料對(duì)煤氣流的阻力有差異；爐料在高爐截面上的分布狀況影響煤氣流的分布；煤氣流分布直接影響礦石的下降、還原、軟化熔融等。第18頁(yè)/共99頁(yè)爐料性質(zhì)對(duì)布料的影響（A）第19頁(yè)/共99頁(yè)爐料性質(zhì)對(duì)布料的影響（B）第20頁(yè)/共99頁(yè)爐料性質(zhì)對(duì)布料的影響（C）第21頁(yè)/共99頁(yè)高爐爐頂裝料設(shè)備料車——鐘式P·W——無(wú)鐘式第22頁(yè)/共99頁(yè)第23頁(yè)/共99頁(yè)第24頁(yè)/共99頁(yè)影響爐頂裝料狀況的因素第25頁(yè)/共99頁(yè)第26頁(yè)/共99頁(yè)（1）料線的定義鐘式爐頂——大鐘在開(kāi)啟位置時(shí)的下沿至料面的垂直距離無(wú)鐘爐頂——旋轉(zhuǎn)溜槽在最小夾角時(shí)其出口至料面的垂直距離第27頁(yè)/共99頁(yè)料線生產(chǎn)上料線一般是相對(duì)穩(wěn)定的，只有在裝料順序調(diào)節(jié)不能滿足要求時(shí)才改變料線。料線不宜選得太深，因?yàn)檫^(guò)深的料線不僅使?fàn)t喉部分容積得不到利用，而且礦焦界面混合效應(yīng)加大，不利于煤氣流運(yùn)動(dòng)和爐礦順行。第28頁(yè)/共99頁(yè)料線對(duì)布料的影響料線越高，爐料堆尖離爐墻越遠(yuǎn)發(fā)展邊緣氣流，抑制中心氣流第29頁(yè)/共99頁(yè)（2）料批批重定義爐料是分批加入高爐的。每批礦石的重量稱為礦石批重；每批焦炭的重量稱為焦炭批重。第30頁(yè)/共99頁(yè)爐料批重對(duì)布料的影響第31頁(yè)/共99頁(yè)（3）裝料順序定義爐料中礦石和焦炭裝入高爐內(nèi)的先后順序稱為裝料順序一般而言：先入爐的料在爐墻邊沿分布較多堆積到一定程度后才會(huì)滾向中心第32頁(yè)/共99頁(yè)裝料順序?qū)Σ剂系挠绊懙?3頁(yè)/共99頁(yè)6.2高爐操作制度第34頁(yè)/共99頁(yè)2）送風(fēng)制度通過(guò)風(fēng)口向爐內(nèi)鼓風(fēng)的各種控制參數(shù)的總稱。包括：風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓、風(fēng)中含氧量、濕分、風(fēng)口直徑、噴吹量等參數(shù)→風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能影響爐內(nèi)原始煤氣流的分布。第35頁(yè)/共99頁(yè)第36頁(yè)/共99頁(yè)6.2高爐操作制度第37頁(yè)/共99頁(yè)3）造渣制度第38頁(yè)/共99頁(yè)3）造渣制度終渣性能控制是指爐渣具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以保證良好的爐缸熱狀態(tài)和合理的渣鐵溫度，以控制好生鐵成分：[Si]和[S]。造渣制度應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定。只有在改換冶煉產(chǎn)品品種或原料成分大變動(dòng)造成有害雜質(zhì)增加或出現(xiàn)不合格產(chǎn)品，爐襯結(jié)厚需要洗爐，爐襯嚴(yán)重侵蝕需要護(hù)爐，排堿以及處理爐礦失常等特殊情況下才調(diào)整造渣制度。第39頁(yè)/共99頁(yè)6.2高爐操作制度第40頁(yè)/共99頁(yè)4）熱制度在工藝操作上控制高爐內(nèi)熱狀態(tài)的方法的總稱。高爐熱狀態(tài)是指爐子各部位具有足夠相應(yīng)溫度的熱量以滿足冶煉過(guò)程中加熱爐料和各種物理化學(xué)反應(yīng)所需的熱量，以及過(guò)熱液態(tài)產(chǎn)品達(dá)到要求的溫度。通常用熱量是否充沛、爐溫是否穩(wěn)定來(lái)衡量熱狀態(tài)。第41頁(yè)/共99頁(yè)4）熱制度第42頁(yè)/共99頁(yè)5）爐礦判斷

高爐冶煉是在密閉的豎爐內(nèi)進(jìn)行的極為復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)和熱交換過(guò)程，同時(shí)它又是一個(gè)依靠各輔助系統(tǒng)工作，以及生產(chǎn)組織等支撐的過(guò)程。因此受到諸如內(nèi)部、外部、主觀和客觀的眾多因素的影響，造成高爐爐況的波動(dòng)是絕對(duì)的，經(jīng)常性的。生產(chǎn)者的重要任務(wù)是及時(shí)準(zhǔn)確地判斷爐況，并在此基礎(chǔ)上采用各種調(diào)節(jié)措施，保證高爐順行，避免爐況劇烈波動(dòng)而造成爐況失常，甚至生產(chǎn)事故。

第43頁(yè)/共99頁(yè)5）爐礦判斷爐況判斷是生產(chǎn)者通過(guò)直接觀察和儀表監(jiān)測(cè)顯示獲得可靠信息，然后進(jìn)行邏輯思維分析而得出爐況走向，可能發(fā)生的波動(dòng)性質(zhì)和幅度?，F(xiàn)代先進(jìn)高爐還借助于計(jì)算機(jī)高爐數(shù)學(xué)模型及人工智能專家系統(tǒng)等進(jìn)行爐況判斷。第44頁(yè)/共99頁(yè)爐礦正常的標(biāo)志項(xiàng)目征象

煤氣流分布1.爐喉、爐身各層徑向的溫度（流量）分布均勻穩(wěn)定2.爐喉、爐身各層周向的溫度（流量）分布均勻穩(wěn)定3.煤氣利用好，爐頂溫度隨裝料而規(guī)律性波動(dòng)4.CO2曲線及溫度曲線與基本操作制度的經(jīng)驗(yàn)值相符

風(fēng)壓、風(fēng)量1.風(fēng)壓與風(fēng)量的數(shù)值互相適應(yīng)2.穩(wěn)定，僅有微小波動(dòng)靜壓力、壓差、透氣性指數(shù)穩(wěn)定，僅有微小波動(dòng)

料尺1.各尺料位相同、無(wú)停滯、滑料或陷落，時(shí)間間隔均勻2.單位時(shí)間內(nèi)裝料批數(shù)與冶煉強(qiáng)度相適應(yīng)第45頁(yè)/共99頁(yè)爐礦正常的標(biāo)志項(xiàng)目征象

風(fēng)口1.各風(fēng)口工作均勻、明亮、活躍、無(wú)升降、無(wú)掛渣、涌渣現(xiàn)象2.噴吹物無(wú)結(jié)焦現(xiàn)象3.風(fēng)口破損少

渣1.渣溫適宜，流動(dòng)性好，上下渣及各渣口渣溫相同2.渣樣斷口與冶煉鐵種及造渣制度相適應(yīng)3.上渣帶鐵少，渣口破損少鐵1.含S、S量符合要求，鐵溫適宜，出鐵始末鐵溫相近，相鄰鐵次的鐵溫及成分相近2.鐵流穩(wěn)定，出鐵量與預(yù)計(jì)量相近爐頂壓力均勻，向上或向下的尖峰很小爐頂溫度各點(diǎn)溫度記錄成一適當(dāng)寬度的曲線，隨裝料前后而均勻擺動(dòng)第46頁(yè)/共99頁(yè)爐礦失常最常見(jiàn)的：低料線、管道行程、崩料、懸料→利用上下部調(diào)節(jié)及時(shí)處理，能較快的恢復(fù)爐礦若處理不及時(shí)或處理不當(dāng)，會(huì)發(fā)展成較嚴(yán)重的失常，如：爐缸堆積、大涼、爐缸凍結(jié)等煤氣流長(zhǎng)期分布不合理及爐溫大幅度波動(dòng)→爐墻結(jié)厚或結(jié)瘤最嚴(yán)重的：爐缸和爐底燒穿第47頁(yè)/共99頁(yè)6.3高爐強(qiáng)化冶煉的措施第48頁(yè)/共99頁(yè)6.3.1精料第49頁(yè)/共99頁(yè)第50頁(yè)/共99頁(yè)焦炭質(zhì)量的比較第51頁(yè)/共99頁(yè)6.3高爐強(qiáng)化冶煉的措施第52頁(yè)/共99頁(yè)6.3.2高壓操作第53頁(yè)/共99頁(yè)第54頁(yè)/共99頁(yè)第55頁(yè)/共99頁(yè)2）高壓操作對(duì)冶煉的影響第56頁(yè)/共99頁(yè)高壓操作的綜合結(jié)果提高高爐產(chǎn)量降低高爐焦比改善生鐵質(zhì)量減少爐塵吹出量第57頁(yè)/共99頁(yè)高壓操作對(duì)高爐冶煉的具體影響第58頁(yè)/共99頁(yè)（2）對(duì)還原的影響(rd↓，[Si]↓)第59頁(yè)/共99頁(yè)（3）料柱阻力損失ΔP↓第60頁(yè)/共99頁(yè)第61頁(yè)/共99頁(yè)（4）大幅度減少爐塵吹出量第62頁(yè)/共99頁(yè)（5）降低焦比

高壓操作后降低焦比的原因：爐礦順行，煤氣利用率提高；爐塵吹出量大幅度減少；產(chǎn)量提高，單位生鐵熱損減少；有利于間接還原發(fā)展；生鐵含硅可控制在下限水平。第63頁(yè)/共99頁(yè)6.3高爐強(qiáng)化冶煉的措施第64頁(yè)/共99頁(yè)6.3.3高風(fēng)溫第65頁(yè)/共99頁(yè)一、高風(fēng)溫對(duì)高爐冶煉的影響第66頁(yè)/共99頁(yè)第67頁(yè)/共99頁(yè)第68頁(yè)/共99頁(yè)二、提高風(fēng)溫降低焦比的效果第69頁(yè)/共99頁(yè)三、高爐接受高風(fēng)溫的條件第70頁(yè)/共99頁(yè)第71頁(yè)/共99頁(yè)四、高風(fēng)溫的獲得第72頁(yè)/共99頁(yè)6.3高爐強(qiáng)化冶煉的措施第73頁(yè)/共99頁(yè)6.3.4噴吹燃料第74頁(yè)/共99頁(yè)1）噴煤對(duì)高爐冶煉的影響第75頁(yè)/共99頁(yè)b.擴(kuò)大燃燒帶第76頁(yè)/共99頁(yè)c.風(fēng)口前理論燃燒溫度↓第77頁(yè)/共99頁(yè)d.直接還原度↓第78頁(yè)/共99頁(yè)e.煤氣阻力損失（ΔP）↑第79頁(yè)/共99頁(yè)f.爐內(nèi)溫度場(chǎng)變化第80頁(yè)/共99頁(yè)g.存在熱滯后現(xiàn)象第81頁(yè)/共99頁(yè)2）煤粉的置換比與噴吹量第82頁(yè)/共99頁(yè)影響噴煤置換比的因素煤粉含C量和含H2量煤粉燃燒率爐礦順行程度是否有補(bǔ)償手段第83頁(yè)/共99頁(yè)Ⅱ.噴吹量第84頁(yè)/共99頁(yè)影響高爐接受煤粉噴吹量的因素高爐精料水平（爐內(nèi)透氣性）爐缸熱量水平（爐內(nèi)熱補(bǔ)償）煤粉理化特性（爐內(nèi)燃燒率）噴煤的均勻性（噴吹設(shè)備）第85頁(yè)/共99頁(yè)3）補(bǔ)償手段第86頁(yè)/共99頁(yè)4）高爐噴煤的效果降低焦比煤粉代替焦炭間接還原發(fā)展?fàn)t缸熱狀態(tài)穩(wěn)定為接受高風(fēng)溫創(chuàng)造條件改善生鐵質(zhì)量降低生鐵成本第87頁(yè)/共99頁(yè)6.3高爐強(qiáng)化冶煉的措施第88頁(yè)/共99頁(yè)6.3.5綜合鼓風(fēng)第89頁(yè)/共99頁(yè)1.鼓風(fēng)濕度調(diào)整第90頁(yè)/共99頁(yè)第91頁(yè)/共99頁(yè)第92頁(yè)/共99頁(yè)不噴煤高爐→加濕鼓風(fēng)第93頁(yè)/共99頁(yè)2.富氧第94頁(yè)/共99頁(yè)富氧與高風(fēng)溫的異同第95頁(yè)/共99頁(yè)富氧與噴煤相結(jié)合第96頁(yè)/共99頁(yè)第97頁(yè)/共99頁(yè)第六章思考題