高爐四大操作制度

高爐四大操作制度2017年6月王斌第一頁(yè)，共四十一頁(yè)。四個(gè)基本制度之間的關(guān)系

四個(gè)基本操作制度是相互依存，相互影響。煤氣流的合理分布取決于送風(fēng)制度和裝料制度。爐缸熱量充沛取決于熱制度和送風(fēng)制度。

裝料制度送風(fēng)制度熱制度造渣制度煤氣流分布爐缸熱量高爐順行第二頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1送風(fēng)制度送風(fēng)制度主要作用是保持適宜的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能以及理論燃燒溫度，使初始煤氣流分布合理，爐缸工作均勻活躍、熱量充沛、穩(wěn)定?？刂品绞綖檫x用合適的風(fēng)口面積、風(fēng)量、風(fēng)溫、濕分、噴吹量、富氧率等參數(shù)，并根據(jù)爐況變化對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到爐況穩(wěn)定和煤氣利用率改善的目的，這些通常稱為下部調(diào)劑第三頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1送風(fēng)制度

高爐煉鐵是以風(fēng)為本，要盡量實(shí)現(xiàn)全風(fēng)量操作，并且要穩(wěn)定送風(fēng)制度，以維持好合理爐型，煤氣流分布合理，爐缸活躍。

選擇風(fēng)量的原則：風(fēng)量必須要與料柱透氣性相適應(yīng)，建立最低燃料比的綜合冶煉強(qiáng)度在1.0~1.3t/m3·d的概念，是高爐煉鐵節(jié)能降耗工作的重要指導(dǎo)思想。

第四頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.1選擇合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能生產(chǎn)實(shí)踐表明，不同高爐有其與冶煉條件和爐缸直徑或爐容相對(duì)應(yīng)的合適風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能。過(guò)小的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能會(huì)造成爐缸不活躍，初始煤氣分布偏向邊緣；而過(guò)大的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能易形成順時(shí)針（向風(fēng)口下方）方向的渦流，造成風(fēng)口下方堆積而使風(fēng)口下端燒壞。

高爐鼓風(fēng)通過(guò)風(fēng)口時(shí)所具有的速度稱為風(fēng)速，它有標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速與實(shí)際風(fēng)速兩種表示方法，而所具有的機(jī)械能，叫鼓風(fēng)動(dòng)能。鼓風(fēng)具有一定的質(zhì)量，而且以很高的速度通過(guò)風(fēng)口向高爐中心運(yùn)動(dòng)，因此它具有一定的動(dòng)能。風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能與冶煉條件相關(guān)，它決定初始?xì)饬鞣植记闆r。所以根據(jù)冶煉條件變化，選擇適宜的風(fēng)速過(guò)鼓風(fēng)動(dòng)能，是改善合理氣流分布的關(guān)鍵。第五頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.1選擇合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能用經(jīng)驗(yàn)式估算每座操作高爐都有與其爐缸直徑和冶煉條件相對(duì)應(yīng)的回旋區(qū)深度，以保持爐缸圓周上和徑向上煤氣流和溫度分布合理。現(xiàn)在采用回旋區(qū)環(huán)圈面積與爐缸面積的比值n來(lái)判斷回旋區(qū)深度的適宜性；n=A回/A缸=d2-（d缸-2L回）2/d2缸式中，L回為回旋區(qū)長(zhǎng)度，許多高爐工作者對(duì)風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能與高爐爐爐容和爐缸直徑的關(guān)系做了研究，得出不同的經(jīng)驗(yàn)式和圖表，例如1000m3級(jí)及其以下高爐有：E=86.5d2缸-313d缸+1160爐缸直徑與風(fēng)速動(dòng)能的關(guān)系不同容積高爐風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能的選擇不同爐缸直徑的A回/A缸和回旋區(qū)深度第六頁(yè)，共四十一頁(yè)。(1)控制適宜的回旋區(qū)深度（即長(zhǎng)度）

鼓風(fēng)離開風(fēng)口時(shí)做具有的速度和動(dòng)能，吹著風(fēng)口前焦炭，形成一疏松且金屬橢圓形的區(qū)間，焦炭在這個(gè)區(qū)間內(nèi)進(jìn)行回旋運(yùn)動(dòng)和燃燒，這個(gè)回旋區(qū)間稱回旋區(qū)。回旋區(qū)的形狀和大小，反映了風(fēng)口金鳳狀態(tài)，影響氣流和溫度的分布，以及爐缸的均勻活躍程度?；匦齾^(qū)形狀和大小適宜，則爐缸周向和徑向的氣流和溫度分布也就合理?；匦齾^(qū)的形狀與風(fēng)速或鼓風(fēng)動(dòng)能有關(guān)。第七頁(yè)，共四十一頁(yè)?；匦齾^(qū)有個(gè)適宜深度，過(guò)大或過(guò)小將造成中心或邊緣氣流發(fā)展。爐缸直徑越大，回旋區(qū)應(yīng)該越深，以使煤氣流相中心擴(kuò)展，是中心保持一定溫度，控制焦炭堆積數(shù)量，維持良好的透氣和透液性能，但回旋區(qū)面積與爐缸面積之比A1/A，隨爐缸直徑增大而減小第八頁(yè)，共四十一頁(yè)。爐容相近，矮胖多風(fēng)口的高爐風(fēng)速或鼓風(fēng)動(dòng)能要相應(yīng)增加。因在同一冶煉強(qiáng)度是，多風(fēng)口的高爐每個(gè)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量少，故需較小的風(fēng)口直徑，以提高風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能

在同一冶煉條件下，高爐運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，剖面侵蝕嚴(yán)重，相應(yīng)爐缸直徑擴(kuò)大，為防止邊緣氣流發(fā)展，應(yīng)適當(dāng)提高風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能第九頁(yè)，共四十一頁(yè)。（2）風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能與冶煉條件的關(guān)系1）風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能與爐容的關(guān)系冶煉條件基本相同時(shí)，高爐適宜的風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能隨爐容擴(kuò)大而相應(yīng)增加。大高爐爐缸直徑較大，要是煤氣流合理分布，應(yīng)提高風(fēng)速或鼓風(fēng)動(dòng)能，適當(dāng)增加回旋區(qū)長(zhǎng)度不同容積高爐風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能的選擇第十頁(yè)，共四十一頁(yè)。2）風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能與冶煉強(qiáng)度的關(guān)系風(fēng)口面積一定，增加風(fēng)量提高冶煉強(qiáng)度，風(fēng)速或鼓風(fēng)動(dòng)能相對(duì)加大，使中心氣流發(fā)展。為保持合理的氣流分布，維持適宜的回旋區(qū)長(zhǎng)度，必須相應(yīng)擴(kuò)大風(fēng)口直徑，降低風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能。第十一頁(yè)，共四十一頁(yè)。3）風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能與原料條件關(guān)系原燃料條件好，如強(qiáng)度高、粉末少、渣量低、高溫冶金性能好等，都能改善爐料透氣性，允許使用較高的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，有利用高爐強(qiáng)化冶煉。繁殖原燃料條件差，透氣性不好，則只能維持較低的鼓風(fēng)動(dòng)能。第十二頁(yè)，共四十一頁(yè)。4）風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能與噴吹燃料的關(guān)系高爐噴吹燃料，爐缸煤氣體積增加，中心氣流趨于發(fā)展，適當(dāng)擴(kuò)大風(fēng)口面積，降低風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，以維持合理的煤氣分布第十三頁(yè)，共四十一頁(yè)。近幾年隨著冶煉條件的變化，出現(xiàn)了相反的方向，即隨著噴吹煤粉量增加，邊緣氣流增加，這是，不但不能擴(kuò)大風(fēng)口面積，反而需要縮小風(fēng)口面積。因此，眉筆變動(dòng)量大是，鼓風(fēng)動(dòng)能和風(fēng)速的變化方向應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定。第十四頁(yè)，共四十一頁(yè)。（3）風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能計(jì)算全焦冶煉第十五頁(yè)，共四十一頁(yè)。第十六頁(yè)，共四十一頁(yè)。第十七頁(yè)，共四十一頁(yè)。第十八頁(yè)，共四十一頁(yè)。噴吹燃料鼓風(fēng)動(dòng)能計(jì)算第十九頁(yè)，共四十一頁(yè)。第二十頁(yè)，共四十一頁(yè)。第二十一頁(yè)，共四十一頁(yè)。第二十二頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.1.1風(fēng)口面積和長(zhǎng)度的選擇調(diào)整

根據(jù)前述鼓風(fēng)動(dòng)能與各種冶煉條件的關(guān)系，各高爐應(yīng)經(jīng)常分析研究，找出各種不同冶煉條件獲得最好冶煉效果的鼓風(fēng)動(dòng)能，來(lái)計(jì)算風(fēng)口面積，在選用相應(yīng)直徑和長(zhǎng)度的風(fēng)口。計(jì)算風(fēng)口面積公式為

爐缸中心堆積或爐況嚴(yán)重失常，上部調(diào)劑無(wú)效時(shí)，應(yīng)縮小風(fēng)口面積，或堵部分風(fēng)口，以提高鼓風(fēng)動(dòng)能，活躍爐缸，可迅速消除爐況失常。但度風(fēng)口時(shí)間不宜太長(zhǎng)，以免產(chǎn)生爐缸局部堆積和爐墻局部結(jié)厚。

為保持合理的初始?xì)饬鞣植?，?yīng)盡量使用等徑的風(fēng)口，大小風(fēng)口混用時(shí)，力求均勻分布，特殊情況如糾正爐型或煤氣流偏行除外。

一般風(fēng)口長(zhǎng)度為420-550mm，小高爐（300m3）位為00mm左右，長(zhǎng)風(fēng)口回旋區(qū)向中心延伸，較長(zhǎng)風(fēng)口所需鼓風(fēng)動(dòng)能偏小，故風(fēng)口直徑可偏大些、長(zhǎng)風(fēng)口適于低冶煉強(qiáng)度操作，有利于爐墻保護(hù)。第二十三頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.2控制合適的理論燃燒溫度（1）適宜的理論燃燒溫度（t理）

風(fēng)口前焦炭和噴吹物的燃燒，所能達(dá)到的最高絕熱溫度，即假定風(fēng)口前燃料燃燒所能放出的熱量全部用來(lái)加熱燃燒產(chǎn)物是所能達(dá)到的最高溫度，叫做風(fēng)口前理論燃燒溫度，也有人稱它為燃燒帶火焰溫度。適宜的理論燃燒溫度，能夠滿足高爐正常冶煉所需的爐缸溫度和熱量，保證也太渣鐵充分加熱和還原反應(yīng)的順利進(jìn)行。理論燃燒溫度提高，渣鐵溫度相應(yīng)增加；大高爐爐缸直徑大，爐心溫度低，為保持其透氣性和透液性，要求較高的理論燃燒溫度。但理論燃燒溫度過(guò)高，會(huì)造成壓差升高，爐況不順；過(guò)低會(huì)造成渣鐵物理熱不足，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)口涌渣。第二十四頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.2控制合適的理論燃燒溫度（2）影響理論燃燒溫度的因素鼓風(fēng)溫度鼓風(fēng)濕分鼓風(fēng)富氧率噴吹燃料鼓風(fēng)溫度升高，則帶路爐缸的物理熱增加，從而使T理升高，一般每100℃風(fēng)溫可影響理論燃燒溫度80℃鼓風(fēng)濕分提高，由于水分分解吸熱，從而使t理降低，根據(jù)+10836kg/m3粗略計(jì)算，鼓風(fēng)中每增加1g/m3濕分，相當(dāng)降低9℃風(fēng)溫鼓風(fēng)含氧量提高，N2含量相應(yīng)減少，從而使t理升高，鼓風(fēng)含氧量每增減1%，影響t理35-45℃高爐噴吹燃料后，由于噴吹物加熱和裂化使t理降低，各種燃料由于分解熱不同，對(duì)t理的影響很大。其中噴吹天然氣影響最大，一次為重油、煙煤、無(wú)煙煤。沒(méi)噴吹10kg煤粉t理降低20-30℃，其中無(wú)煙煤為下限，煙煤為上限。第二十五頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.3送風(fēng)制度的調(diào)節(jié)1風(fēng)量23風(fēng)壓增加風(fēng)量，綜合冶煉強(qiáng)度提高。在燃料比降低或燃料比維持不變的情況下，風(fēng)量增加，下料速度加快，生鐵產(chǎn)量增加。料速超過(guò)正常規(guī)定應(yīng)及時(shí)減少風(fēng)量。當(dāng)高爐出現(xiàn)懸料、崩料或低料線時(shí)，要及時(shí)減風(fēng)，并一次減到所需水平。渣鐵未出凈時(shí)，減風(fēng)應(yīng)密切注意風(fēng)口狀況，防止風(fēng)口灌渣。當(dāng)爐況轉(zhuǎn)順，需要加風(fēng)時(shí)，不能一次到位，防止高爐順行破壞。兩次加風(fēng)應(yīng)有一定的時(shí)間間隔。提高風(fēng)溫可大幅度地降低焦比。提高風(fēng)溫能增加鼓風(fēng)動(dòng)能，提高爐缸溫度活躍爐缸工作，促進(jìn)煤氣流初始分布合理，改善噴吹燃料的效果。風(fēng)壓直接反映爐內(nèi)煤氣與料柱透氣性的適應(yīng)情況。風(fēng)溫高爐煉鐵是以風(fēng)為本，要盡量實(shí)現(xiàn)全風(fēng)量操作，并且要穩(wěn)定送風(fēng)制度，以維持好合理爐型，煤氣流分布合理，爐缸活躍。第二十六頁(yè)，共四十一頁(yè)。送風(fēng)制度的調(diào)節(jié)4鼓風(fēng)濕度5噴吹6富氧鼓風(fēng)中濕分增加lg/m3，相當(dāng)于風(fēng)溫降低9℃，但水分分解出的氫在爐內(nèi)參加還原反應(yīng)，又放出相當(dāng)于3℃風(fēng)溫的熱量。加濕鼓風(fēng)需要熱補(bǔ)償，對(duì)降低焦比不利。噴吹燃料在熱能和化學(xué)能方面可以取代焦炭的作用。把單位燃料能替換焦炭的數(shù)量稱為置換比。隨著噴吹量的增加，置換比逐漸降低，對(duì)高爐冶煉會(huì)帶來(lái)不利影響。提高置換比措施有提高風(fēng)溫給予熱補(bǔ)償、提高燃燒率、改善原料條件以及選用合適的操作制度。富氧后能夠提高冶煉強(qiáng)度，增加產(chǎn)量。富氧鼓風(fēng)能提高風(fēng)口前理論燃燒溫度，有利于提高爐缸溫度，補(bǔ)償噴煤引起的理論燃燒溫度的下降。第二十七頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.4冶煉強(qiáng)度的選擇第二十八頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.4冶煉強(qiáng)度的選擇第二十九頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.4冶煉強(qiáng)度的選擇（1）冶煉強(qiáng)度與產(chǎn)量的關(guān)系

在焦比不變的條件下，提高冶煉強(qiáng)度可增加產(chǎn)量，試驗(yàn)表明冶煉強(qiáng)度提高1%，產(chǎn)量增加約0.92%，這說(shuō)明冶煉強(qiáng)度提高后，焦比略有升高，使產(chǎn)量的增長(zhǎng)率略低于冶煉強(qiáng)度的提高，如果在提高冶煉強(qiáng)度過(guò)程中焦比明顯升高，則產(chǎn)量增產(chǎn)率將大幅度降低。（2）冶煉強(qiáng)度與焦比的關(guān)系

在一定冶煉條件下，提高冶煉強(qiáng)度，則焦比升高，其原因主要是，煤氣在爐內(nèi)停留時(shí)間縮短。（3）冶煉強(qiáng)度與質(zhì)量的關(guān)系

爐渣堿度不良，提高冶煉強(qiáng)度，爐缸溫度波動(dòng)增大，為消除波動(dòng)影響，要相應(yīng)提高生鐵含硅量，另一方面爐渣脫硫能力降低，生鐵含硫量有所增加，因硫的分配系數(shù)Ls降低，原因是冶煉強(qiáng)度提高，爐料和渣鐵在爐內(nèi)停留時(shí)間縮短，轉(zhuǎn)入渣中硫減少，揮發(fā)硫也降低了。第三十頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.1.4冶煉強(qiáng)度的選擇（4）冶煉強(qiáng)度與休風(fēng)率的關(guān)系

設(shè)備材質(zhì)不變，提高冶煉強(qiáng)度冶煉節(jié)奏加快了，因而設(shè)備的磨損和故障率增加，休減風(fēng)率升高，壽命必然降低。冶煉強(qiáng)度小于1.1時(shí)，休風(fēng)率一般在1%以下，大于1.1時(shí)休風(fēng)率在1%以上，因此現(xiàn)有高爐冶煉強(qiáng)度應(yīng)維持在1.1左右，作業(yè)率才有可能達(dá)到99%。（5）冶煉強(qiáng)度的選擇

綜上所述，提高冶煉強(qiáng)度是產(chǎn)量增加，焦比緩慢升高，Ls分配系數(shù)雖有所降低，但質(zhì)量并不受太大影響。但冶煉強(qiáng)度太高，甚至超過(guò)了一定極限，引起煤氣流嚴(yán)重失常，導(dǎo)致順行破壞，則焦比會(huì)顯著升高，質(zhì)量大幅度下降，這時(shí)增產(chǎn)也收到了限制，如冶煉強(qiáng)度維持過(guò)低，影響產(chǎn)量太大，很不經(jīng)濟(jì)，不能采用。這就要求選擇一個(gè)合適的冶煉強(qiáng)度，它應(yīng)滿足順行要求和最佳的綜合效益。第三十一頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.2造渣制度——控制爐渣各種理化性能的總成根據(jù)原燃料條件（主要是含S量）和生鐵成分的要求，選擇合適的爐渣成分和堿度、以保證爐渣流動(dòng)性良好，脫硫能力強(qiáng)，生鐵成分合格，爐況順行造渣的手段或方法通過(guò)調(diào)整不同性能的爐料配比或熔劑加入量和其他附加物的加入量來(lái)控制造渣制度。包括爐渣成分、堿度，熔化溫度、熔化性溫度、軟熔滴落區(qū)間、流動(dòng)性能（粘度），脫硫性能，排堿性，表面性能等控制造渣過(guò)程和終渣性能第三十二頁(yè)，共四十一頁(yè)。3.2造渣制度原燃料含硫低，硫負(fù)荷小于5Kg/t。

原料難熔，易熔組分低，含CaF2，TiO2越低越好。

易揮發(fā)的K、Na含量低，含K2O+Na2O<3.0%。注意焦炭和煤粉灰分中堿金屬含量，K比Na對(duì)爐料和耐火材料的破壞作用大十倍。

含有少量的MnO、MgO對(duì)造渣有利。SiO2和Al2O3含量低為好，含量高要降低礦石的經(jīng)濟(jì)品位。

含鉛和鋅分別要小于0.15%。

粒度小于5mm占比例<5%，5~15mm占比例<30%.1）要求爐渣有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，熔化溫度在1300-1400℃，在1400℃左右黏度小于10泊，可操作的溫度范圍大于150℃2）有足夠的脫硫能力，在爐溫和堿度適宜的條件下，硫負(fù)荷小于5kg/t時(shí)，Ls為25-30，硫負(fù)荷大于5kg/t時(shí)Ls為30-503）對(duì)高爐磚襯侵蝕能力弱4）在爐溫和爐渣堿度正產(chǎn)條件下，能煉出優(yōu)質(zhì)生鐵對(duì)原燃料的要求造渣制度要求第三十三頁(yè)，共四十一頁(yè)。爐渣的性能熔化性能——熔化溫度與熔化性溫度流動(dòng)性能——粘度η表面性質(zhì)——表面張力δ表與界面張力δ表脫硫能力——硫分配系數(shù)Ls與硫化物容量Cs穩(wěn)定性——熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性第三十四頁(yè)，共四十一頁(yè)。爐渣的形成礦石軟熔初渣中間渣終渣初渣最初形成的爐渣，起于軟熔帶上沿至軟熔帶下沿開始滴落特點(diǎn)：FeO高，一般10%~30%，熔融狀態(tài)，流動(dòng)性差初渣形成的早晚、位置高低、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短、直接影響軟熔帶的位置和厚度，對(duì)高爐順行影響很大第三十五頁(yè)，共四十一頁(yè)。中間渣從初渣到終渣之間的渣，從軟熔帶下沿開始直至爐缸終渣爐缸積存的渣，從鐵口放出特點(diǎn)：成分穩(wěn)定，F(xiàn)eO最低，一般為0.5%左右終渣成分對(duì)調(diào)整生鐵成分及控制鐵水質(zhì)量作用顯著，而且對(duì)爐缸、風(fēng)口維護(hù)作用也很大特點(diǎn)：成分與特性都是不斷變化的如：FeO、MnO不斷減少由于還原