高爐布料的目標(biāo)和操作武鋼演講2012.4.16

1、高爐布料的目標(biāo)和操作高爐布料的目標(biāo)和操作劉云彩劉云彩2012/4/15結(jié)論結(jié)論21,軟融帶高度軟融帶高度 2，控制中心氣流，控制中心氣流2.1，中心加焦的分布特征2.2，合理的中心氣流3,焦炭批重的確定焦炭批重的確定3.1,爐料的徑向移動3.2，焦炭批重2012/4/153布料的追求有三：順行、提高氣利用率和延長高爐壽命。順行、提高氣利用率和延長高爐壽命。布料的方法是通過控制爐料分布，改變煤氣流分布，配合高爐其他操作，達到上述目的。2012/4/1541, 軟融帶高度軟融帶高度從操作上降低高爐燃料比，擴大高爐間接還原區(qū)，是行之有效的，圖1是高爐實踐的結(jié)果1。從圖中看到，間接還原區(qū)比例越高，燃料

2、比越低。間接還原區(qū)一般在960以下。高爐軟融帶形成于1200-1400，高爐解剖證明，軟融帶外側(cè)與塊狀帶相連，約1200，其內(nèi)側(cè)與滴落帶相連，約1400。要想擴大間接還原區(qū)，必須降低軟融帶高度. 圖2是新日鐵兩座高爐的解剖結(jié)果。2012/4/155圖1 間接還原區(qū)與高爐燃料比關(guān)系2012/4/156圖2 高爐軟融帶2012/4/157廠別日期產(chǎn)率操 作 參 數(shù)負(fù)荷日產(chǎn)系數(shù)風(fēng)量風(fēng)溫風(fēng)壓/風(fēng)量濕分富氧頂壓廣畑2232892.3423009410.9320.969002.97洞岡2422681.7720399800.61.51.99583.94表1 停爐前最后一天的操作數(shù)據(jù)（接上表）燃料 kg/t鐵

3、水 %爐渣煤氣 %焦比 重油 燃料比SiSMn渣量 CaO/SiO2CO2CO471315020.800.0380.622651.1219.223.4387784650.520.0390.602671.2219.022.72012/4/158從表中看出，兩座高爐差別極大，廣畑1號爐，高產(chǎn)量、高頂壓、高爐溫、高燃料比；而洞岡4高爐，中等產(chǎn)量、中等爐溫、常壓、低燃料比。高爐解剖發(fā)現(xiàn)，廣畑1高爐，中心氣流發(fā)展，軟融帶高度占解剖料柱高度的75%，洞岡僅占28% 2 34。表2包括首鋼實驗爐的解剖數(shù)據(jù)5。2012/4/159廣畑1高爐透氣性好的另一原因是軟融帶的焦炭層較厚，因此，焦窗面積大。表2是廣畑1

4、高爐解剖實測的軟融帶各層的厚度，最后幾層因礦石熔損和高爐放積鐵，受到破壞，表中列出17層。表2中軟融帶各層的厚度，從上到下大體上逐漸變薄。礦融層35層（原報告中缺1-2層焦窗厚度）的平均厚度0.28m，而1517層的厚度，平均0.19m；同位置的焦窗厚度，分別是0.44和0.17m，分別占軟融層厚度的61%和47%。2012/4/15102012/4/1511表2中還有首鋼實驗爐解剖結(jié)果5，和廣畑1高爐不同，上三層軟融層平均厚度0.16m，57層平均厚度是0.08m，上層焦窗平均厚度0.12m，57層焦窗平均厚度0.1m，上層和下層焦窗平均厚度分別占軟融層厚度的42%和55%。實驗爐容積23m

5、3，解剖實測料柱高僅4.28m1112。2012/4/1512軟融帶各層厚度軟融帶各層厚度 m爐別爐別廣畑廣畑1爐爐首鋼實驗爐首鋼實驗爐軟融層軟融層3-53-5層層平均平均15-1715-17層層平均平均厚度厚度3-17層平層平均均厚度厚度1-31-3平平均均5-75-7平平均均1-7層層平均平均厚度厚度礦融層礦融層厚度厚度0.280.280.19 0.19 0.26 161.6161.67 7 78.2578.25114焦窗厚焦窗厚0.44 0.44 0.17 0.17 0.29 115.0115.00 0 9595104 總厚總厚0.73 0.73 0.37 0.37 0.55 276.6

6、276.67 7 173.2173.25 5218 焦窗焦窗/總后總后0.61 0.47 0.51 0.42 0.55 0.49 表2 廣畑1爐和首鋼實驗爐軟融帶各層厚度2012/4/1513表2中還有首鋼實驗爐解剖結(jié)果5，和廣畑1高爐不同，上三層軟融層平均厚度0.16m，57層平均厚度是0.08m，上層焦窗平均厚度0.12m，57層焦窗平均厚度0.1m，上層和下層焦窗平均厚度分別占軟融層厚度的42%和55%。實驗爐容積23m3，解剖實測料柱高僅4.28m1112。2012/4/15142012/4/15152012/4/1516表3是三座高爐的軟融帶數(shù)據(jù)。表中冷卻后高度，是指高爐打水冷卻后，

7、以爐喉上緣為基準(zhǔn)的料面高度。廣畑1高爐，由于停爐放積鐵，料面下降較多，軟融帶以下的焦芯帶可能變形，由此給軟融帶下層，帶來一定影響。三座高爐軟融帶結(jié)構(gòu)清楚，主體是“倒V型”。首鋼實驗爐因4號風(fēng)口上部的鵝頸管堵塞2/3及布料形成的爐料粒度偏析，造成高爐進風(fēng)不均，在1-3號風(fēng)口垂直斷面上，“倒V型”不對稱。廣畑1號爐的料柱高度和軟融帶高度是依據(jù)文獻中的圖形推算的，雖然參考一些相關(guān)圖形，可能存在誤差。表中給出的料柱高度是指停爐高爐解剖前測得的高度，不是生產(chǎn)狀態(tài)的料柱高度。2012/4/1517廠別爐喉焦層厚度爐腰焦層厚度料柱高軟融帶高軟融帶層數(shù)平均每層帶高三層平均帶高 m軟融帶高/料柱高mmmmm上部

8、下部首鋼實驗爐0.310.134.281.7100.170.270.170.4廣畑1爐1.070.512015200.750.730.370.75洞岡4爐0.470.2421.56210.290.470.240.29表3 三座高爐軟融帶的高度和層數(shù)2012/4/1518高爐料柱的阻力，主要在高爐下部、在生成軟融帶的高溫區(qū)，如圖3所示6。上升的煤氣，經(jīng)軟融帶的焦窗，初次分配，所以爐內(nèi)煤氣分布，與軟融帶的形狀和焦窗面積，密不可分。下部焦窗面積，決定于焦炭批重和焦炭分布。穩(wěn)定地高爐進程，必須保持穩(wěn)定的煤氣分布，因此焦炭的批重，應(yīng)盡量穩(wěn)定。在高爐日常調(diào)劑中，避免變動焦炭批重，變負(fù)荷，應(yīng)改變礦石批重。2

9、012/4/1519圖3 沿高爐高度分布的爐內(nèi)靜壓力2012/4/1520軟融帶高度，很大程度受中心氣流的影響。廣畑1高爐軟融帶過高，它的中心煤氣流異常發(fā)展，高爐透氣性極好，高爐容易接受高風(fēng)量，主要的缺點是燃料比過高。通過控制中心氣流，能夠有效的控制軟融帶高度，但軟融帶過低，必然導(dǎo)致邊緣氣流發(fā)展，不僅侵蝕爐墻，而且使燃料比大幅升高6。2012/4/15212，控制中心氣流，控制中心氣流高爐必須活躍中心，特別是大高爐。打開中心通路有兩類辦法：中心加焦或改變料柱中心漏斗深度。1987年清水正賢等創(chuàng)造的中心加焦布料方法，為大高爐強化，做出了重要貢獻。中心加焦，便于打開中心，促使中心氣流發(fā)展；同時推動

10、爐缸”死料柱”的焦炭較快的更新，有利于爐缸活躍7。由于中心氣流活躍，相對抑制了邊緣氣流，保護了爐墻。他們特別指出，中心加焦量達到焦炭批重的1.5%，就能滿足置換死料柱焦炭的需要78.2012/4/15222012/4/1523生產(chǎn)中遇到的問題是中心氣流旺盛后，煤氣利用率變差，有的高爐因中心加焦，煤氣利用率下降2%以上，這是正常生產(chǎn)的高爐所不能允許的.8。2012/4/15242.1，中心加焦的分布特征高爐中心加焦，初創(chuàng)者把焦炭直接布到爐喉中心部位，試驗表明，中心檔位布料半徑rzx與爐喉半徑之比達到0.12時，就能達到置換死料堆焦炭的目的7。如把爐喉面積等分10份，則中心區(qū)域半徑，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中心加

11、焦原創(chuàng)者的要求區(qū)域?，F(xiàn)以文獻13中的公式，分析中心加焦的特征。2012/4/1525= 式中：d1 是爐喉直徑，di 是第i檔位的圓周直徑， N 是等分爐喉面積的份數(shù)。(1)2012/4/1526無鐘布料，一般按爐喉直徑大小，將爐喉按等面積分成115等份，公式（1）是計算工具?，F(xiàn)將爐喉按等面積分成N等份，每份作為一個布料檔位，用上式算出每個檔位的寬度，并以這些寬度和中心檔位的半徑比較，可以，明顯的看到，這些加焦的特征。依公式（1），個各檔位徑向?qū)挾仁牵?012/4/1527(2)2012/4/15282012/4/15292012/4/1530中心布料檔位半徑是：(3)2012/4/1531依

12、（3）式算出中心檔位半徑 rz .見圖4。2012/4/1532圖4 中心檔位半徑與爐喉半徑比2012/4/1533從公式（3）和圖4看到，高爐布料檔位分的越少，中心檔位所占比例越大，與檔位的平方根成反比。所以布料檔位數(shù)量應(yīng)以爐喉直徑大小確定，直徑越大，檔位應(yīng)越多。各檔位寬度與中心檔位半徑rzx相比 是： = （4）2012/4/1534用（4）式算得的結(jié)果，如圖5。 圖5 各布料檔位徑向?qū)挾扰c中心檔位寬度比2012/4/1535從圖4、5 看到：1). 布料檔位劃分越少，中心檔位布料半徑越大，如將爐喉等分成5個檔位，中心檔位的布料半徑，等于爐喉直徑的22%（相當(dāng)于爐喉半徑的44%）；一般小高

13、爐因爐喉直徑較小，劃分檔位較少，如馬鋼350m3高爐，分成6個檔位9，大高爐分成1011個檔位。即使分成11個檔位，中心檔位半徑也達到爐喉半徑的15.8%，如爐喉半徑5m，中心檔位布料直徑已經(jīng)1.58m。一般中心布料，僅占中心檔位的一部分，中心檔位的爐料厚度，較按等量計算的厚度大的多。2012/4/15362)，由圖5知道，中心布料檔位的寬度半徑是邊緣的4.2-6.5倍，由此推斷，當(dāng)?shù)攘康臓t料布到邊緣檔位，其料層厚度，僅是中心檔位厚度的四分之一或六分之一，實際爐料在爐喉內(nèi)分布是不均勻的，中心檔位一般位置最低，此處爐料較穩(wěn)定，而其他檔位的爐料，可能向中心方向，滾動、滑動，停留在原檔位的爐料數(shù)量可

14、能減少，實際爐料的分布厚度，可能小于等量計算的厚度。所以中心加焦，很容易在高爐中心區(qū)，形成焦炭凸臺。中心加焦超過焦炭批重的10%，凸臺已經(jīng)明顯，所占爐喉中心面積已很大，除非高爐事故狀態(tài)，正常生產(chǎn)，會使煤氣利用率下降。2012/4/15372.2，合理的中心氣流合理的中心通道，既能保證中心氣流暢通，又能保證煤氣能充分利用。因此通道“面積”不應(yīng)太大。不論用那類方法活躍中心，十字測溫的中心點溫度，不應(yīng)超過700，經(jīng)驗表明一般控制在500-600。2012/4/15382012/4/1539大高爐生產(chǎn)狀態(tài)，中心煤氣流運動實況102012/4/15403, 焦炭批重的確定焦炭批重的確定軟融帶降低的結(jié)果，

15、導(dǎo)致軟融帶中的焦窗面積減少。高爐煤氣在風(fēng)口帶產(chǎn)生后，幾乎全部由焦窗通過，焦炭批重在很大程度上，決定焦窗的厚度。軟融帶區(qū)域的透氣性，決定于軟融帶的高度和焦窗的厚度。為控制高爐高溫區(qū)高度，軟融帶高度受到限制，焦窗厚度對改善料柱透氣性，十分重要。為保持軟融帶各層的焦窗厚度，盡量將焦炭沿爐喉徑向均勻分布；保持穩(wěn)定地焦炭批重，也是穩(wěn)定焦窗面積的重要手段。大量中心加焦，一方面使中心氣流過分發(fā)展，降低了煤氣利用率；同時也減薄了焦窗厚度，因為中心區(qū)域焦炭，僅僅影響最上部的焦窗，對大部分軟融帶中的焦窗增厚，沒有貢獻。2012/4/15413.1, 爐料的徑向移動高爐爐喉斷面積最小，爐腰最大，爐料在下降過程中，料

16、層變薄，爐料必然橫向（徑向）移動，從高爐中心向邊緣移動。顯然，移動數(shù)量決定于爐腰面積和爐喉面積之比：rDrm212式中：rm 是爐腰、爐喉面積比；d1 是爐喉直徑；D 是爐腰直徑。圖6是由150座高爐爐腰、爐喉實際尺寸用公式(5)算出的爐腰、爐喉面積比。 (5) 2012/4/1542圖6 爐腰、爐喉 面積比2012/4/1543 從圖6看到，爐腰面積較爐喉面積大1.42.9 倍，由此推斷，爐料從爐喉降到爐腰，料層厚度至少減薄1.42.9倍。當(dāng)爐料進入高溫區(qū)，其體積因冶煉進程，變化很大，特別是礦石，因軟化、還原反應(yīng)，體積縮小很多，杜鶴桂等對實驗爐解剖研究結(jié)論：礦融層在軟融區(qū)域的平均收縮率在35

17、%左右14。解剖證明，軟融帶中焦窗的厚度，低于爐腰處焦層的厚度，軟融帶下層焦窗的厚度，低于上層的厚度。而焦窗是煤氣通道，我們還沒有辦法測量軟融帶下部焦窗厚度，按現(xiàn)有順行高爐的數(shù)據(jù)推算，在爐腰處的焦層厚度，下限大約是0.2m，見圖7。2012/4/1544圖7 爐腰處焦炭層厚度2012/4/1545 過去強調(diào)礦石批重的重要作用，實際焦炭批重對軟融帶焦窗的厚度，有重要影響。爐腰處焦炭層厚度較接近軟融帶焦窗厚度，不同高爐的爐喉、爐腰面積比，差別很大（圖6），用爐喉面積度量融帶焦窗厚度，容易失誤。2012/4/1546結(jié)論結(jié)論軟融帶高度和形狀，影響高爐煤氣分布，從而影響順行、軟融帶高度和形狀，影響高爐

18、煤氣分布，從而影響順行、燃料比和高爐壽命。燃料比和高爐壽命?？刂浦行臍饬?，是控制軟融帶高度的有效方法。中心加焦控制中心氣流，是控制軟融帶高度的有效方法。中心加焦，不應(yīng)超過焦炭批重的，不應(yīng)超過焦炭批重的10%。爐喉徑向中心煤氣溫度應(yīng)控。爐喉徑向中心煤氣溫度應(yīng)控制在制在500600。為保持軟融帶焦窗厚度（指高爐縱向）穩(wěn)定，應(yīng)盡量保持為保持軟融帶焦窗厚度（指高爐縱向）穩(wěn)定，應(yīng)盡量保持焦炭批重穩(wěn)定，日常負(fù)荷改變，應(yīng)以變化礦石批重為主。焦炭批重穩(wěn)定，日常負(fù)荷改變，應(yīng)以變化礦石批重為主。焦炭批重下限，應(yīng)能保證軟融帶下部焦窗有足夠厚度，按焦炭批重下限，應(yīng)能保證軟融帶下部焦窗有足夠厚度，按已有的實踐經(jīng)驗，爐腰處焦層厚度下限，大約已有的實踐經(jīng)驗，爐腰處焦層厚度下限，大約0.2m左右。左右。2012/4/1547參考文獻參考文獻1 E.Amadei , Blowing in and operation of 10.6 m Blast furnace,