過無料鐘技術

1、大型高爐采用無料鐘技術幾個問題的探討 目前世界上大型高爐爐頂裝料設備形式多樣，有并罐無料鐘、串罐無料鐘、三罐無料鐘及雙鐘四閥型等，其中串罐無料鐘占主導地位。 目前新建或改擴建的大型高爐上，基本上采用串罐無料鐘爐頂。 關心的問題：對串、并罐形式的選擇、上料罐、上料閘形式、上升管連接方式和爐頂結構布置等問題 2爐頂裝料設備的選擇 隨著高爐操作穩(wěn)定及長壽，無料鐘爐頂的布料控制優(yōu)越性充分顯露出來。無料鐘爐頂因其良好的高壓密封性能、靈活的布料手段，現己成為高爐優(yōu)先選擇的爐頂裝料設備。 無料鐘爐頂從70年代發(fā)展到現在己日益完善，形式主要有串罐、并罐及三罐之分，三種形式的無料鐘各有其特點，都能滿足高爐正常生

2、產要求。并罐與串罐無料鐘對比 為了解決并罐布料偏析問題，在并罐下部閥箱的下部再設置一個集中料斗，設置一個中心下料閥，以減少無料鐘的蛇行偏析。但需增加一組設備，爐頂設備高度又進一步增加。日本名古屋1號、3號高爐以及釜石1號高爐和戶姻1號高爐均采用此方式來抑制并罐在圓周上的布料偏析，如圖1所示。 關于串罐、并罐在爐喉圓周方向布料偏析的比較，日本新日鐵在室蘭1號高爐（并罐）、2號高爐（串罐）以及在君津3號（串罐）高爐做了對比實驗，實驗結果如圖2所示。由圖2可知串罐無料鐘布料在爐墻邊緣料面的高度差值在100mm左右，而并罐無料鐘布料在爐墻邊緣料面的高度差值在250mm左右。爐喉布料偏析比較 日本川崎公

3、司經過試驗研究后認為：爐喉布料的料面高低差并罐無料鐘明顯高于串罐無料鐘。并罐無料鐘排料的粒度偏析特征是：下料初期平均粒度小、末期平均粒度大，而串罐無料鐘排料初期粒度大、末期粒度小。 無料鐘由外及里的布料過程，使并罐無料鐘的粒度偏析有助于控制邊緣煤氣流。 并罐無料鐘爐頂兩罐并列布置，而串罐無料鐘兩罐是上下布置，由于串罐中上下罐位于高爐中心線上，設計時可以通過適當加大料罐直徑來降低設備高度。因此串罐無料鐘爐頂裝料設備總高度基本上與并罐無料鐘爐頂相同。 三罐無料鐘最早出現在美國，現己停產。由于增加了一個料罐，使爐頂鋼架結構更加復雜，設備維護量大，一次性投資也更高。目前僅有日本川崎制鐵使用。 從三種無

4、料鐘的特點來看，中心卸料式串罐無料鐘爐頂具有更高的性價比，更能滿足高爐操作的要求。隨著高爐裝備水平的現代化及操作水平的提高，高爐操作越來越趨于穩(wěn)定，串罐無料鐘爐頂裝料設備完全可以滿足高爐操作及趕料的要求。 3上料罐的形式串罐無料鐘上部料罐有兩種形式，即上部料罐為旋轉料罐或固定料罐。上部料罐的形式也決定了料罐在爐頂上的支撐方式以及設備維修等相關問題。兩種形式各有其優(yōu)缺點，都能滿足高爐正常生產要求。 上部料罐為旋轉料罐時，現存主要問題是旋轉料罐減速機故障多，軸承積灰而損壞，且損壞后滾珠掉下打壞傳動齒輪，經常不能轉動，且使導料錐拉桿折斷；而且上料閘檢修不便，罐間除塵效果不好。雖然PW公司將旋轉料罐的

5、支撐方式改為多個滾動托輪支撐，但旋轉機構及齒圈體積龐大，檢修不太方便。 旋轉料罐與固定料罐結構對比 采用多溜嘴式料流分配器加固定料罐的形式，可解決上部料罐固定時爐料在料罐內的偏析問題及料罐旋轉機構的維護保養(yǎng)問題，而且簡化了爐頂小框架的布置，使檢修維護空間加大。 4上料閘的形式上料閘采用封閉式結構，油缸放在箱體外，避免灰塵直接侵入，可改善上料閘的工作環(huán)境。上料閘與上部料罐分段獨立設置，并在箱體外設置如下閥箱類似的檢修梁，檢修時可將上閥箱沿檢修梁移出高爐中心線進行整體更換。 該方案同時解決了罐間除塵及上料閘檢修問題，節(jié)省檢修時間。 由于上料閘采用封閉式結構，避免了灰塵外溢。第一座采用上料罐固定形式

6、的鞍鋼新1號高爐(3200m3）所以沒有在此點進行除塵。生產過程中發(fā)現由于均壓煤氣含水量較高，造成上密封閥密封圈上出現稀泥積聚現象，需要每周清灰一次，影響了密封圈的壽命。如果在此點設置抽風除塵，在稱量料罐裝料過程中產生的粉塵大部分將被抽走，可以減少粉塵在密封圈上積聚，延長密封圈的壽命。在新設計的寶鋼、本鋼、太鋼、鞍鋼大型高爐上均增加了上料閘除塵。寶鋼、太鋼高爐上料閘布置形式。 5上升管連接方式 上升管頂部采用球形節(jié)點的連接方式，高爐煤氣經4根煤氣上升管以軸線為45方向傾斜向上交會于球心。該連接方式美觀大方，連接緊湊，且能保證氣流通暢。該方式與現有的三岔管連接形式比較，減少一次管道匯合，使爐頂總

7、高度降低將近10m左右。采用球形連接后下降管可以沿連接球任意方向布置，在場地擁擠的情況下便于車間總圖布置。同時由于上升管向高爐中心交會于球心，使上升管上部得以讓開，這樣均排壓平臺及設施可以在上升管支撐的平臺上成一直線布置，減少管道拐彎，使均排壓平臺與爐頂無料鐘設備平臺分開布置，增加爐頂設備的檢修空間，使整個爐頂顯得整齊、美觀有序。球形連接由于總高度降低而節(jié)省材料，降低投資。 6結語 采用多溜嘴式分配器加固定料罐的中心卸料式串罐無料鐘爐頂設備，能較好地適應大型高爐爐頂裝料及布料要求，減少了因上部旋轉料罐的設備故障而引起的檢修，有利于提高設備作業(yè)率。爐頂上升管采用球形連接方式和采用簡單的4根支柱的

8、無料鐘小框架可以使整個爐頂結構整齊有序，有利于總圖布置及設備的檢修維護。（拾根 ）裝料制度的選擇 裝料制度的選擇 上部調劑的目的上部調劑的目的 ？ 上部調劑就是通過選擇、變更裝料制度，以控制煤氣流分布的一種調劑手段。 它的目的是依據裝料設備的特點及原燃料的物理性能，采用各種不同的裝料方法，即裝入順序、裝入方法、旋轉溜槽傾角、料線和批重等手段，調整爐料在爐喉的分布狀況，達到控制煤氣流合理分布，以實現最大限度地利用煤氣的熱能與化學能，達到高爐穩(wěn)定順行、高效生產的目的。 裝料制度的選擇 裝料設備對爐料在爐喉的分布有何影響？裝料設備對爐料在爐喉的分布有何影響？ 裝料設備包括料車、鐘式爐頂的布料器、大鐘

9、與爐喉間隙、大鐘傾角、活動爐喉檔板、無料鐘爐頂的溜槽及傾角等。 1）布料器：常用的馬基式旋轉布料器，一般采用60一站的六點布料法。即一批爐料各車的堆尖位置同布在一個點上，然后旋轉60再布下一批料，這樣可使爐料在爐喉的堆尖呈螺旋式均勻分布。這種布料器由于有定點的功能，可通過選定位置布料以消除管道與偏行。還有一種快速布料器，它一般以20r/min的速度旋轉，消除堆尖偏析。 2）大鐘與爐喉間隙：在料面高度一定時，間隙越大，入爐料的堆尖與爐墻的距離也越大，促使礦石滾向中心。 3）大鐘傾角：不同傾角會引起爐料從大鐘下降的軌跡變化。當爐料物理性質不變時，角度越小，爐料下降的拋物線軌跡越平坦，原料堆尖越靠近

10、爐墻。一般大鐘傾角都固定為53。 裝料制度的選擇 裝料設備對爐料在爐喉的分布有何影響？裝料設備對爐料在爐喉的分布有何影響？ 4）活動爐喉擋板：改變活動擋板的位置，等于改變大鐘與爐喉的間隙，當活動擋板伸向爐內時，爐料可以碰到擋板落在靠近中心的位置；而當活動擋板收回時，爐料就落在靠近爐墻的位置。 5）無料鐘溜槽傾角：由于溜槽長短是固定的，改變傾角就等于改變鐘式布料的大鐘與爐喉間隙和大鐘傾角兩個因素的作用，所以，溜槽角度越大，爐料越容易堆到邊緣，反之則容易堆向中心，另外，還可通過邊下料邊改變傾角來實現多環(huán)布料、螺旋布料，達到合理分布爐料的目的。 裝料制度的選擇 固定因素對布料的影響(1)爐喉和大鐘間

11、隙在高爐正常料線范圍內，爐喉與大鐘間隙越大，爐料堆尖距爐墻越遠，則邊緣氣流越發(fā)展。否則相反。(2)大鐘傾角大鐘傾角大，爐料布向中心，否則相反如圖5-6。小高爐爐喉直徑小，邊緣和中心的料面高度差別不大，大鐘傾角可小些，以便于向邊緣布料。一般大中型高爐大鐘傾角多為5053。(3)大鐘下降速度和行程大鐘下降速度和爐料滑落速度相等時，大鐘行程大，則布料有疏松邊緣的趨勢。大鐘下降速度大于滑料速度時，大鐘行程大小對布料無明顯影響。大鐘下降速度小于爐料滑落速度時，則大鐘行程大有加重邊緣的趨勢。(4)大鐘邊緣伸出大料斗外的長度大鐘邊緣伸出大料斗外越長，爐料越易布向爐墻。否則相反。 裝料制度的選擇 裝料制度的選

12、擇 原料裝入順序對布料的影響 一般希望廢鐵和石灰石裝入爐子中心，因爐頂和裝料設備結構不同，原料的裝入順序也不同。罐式高爐原料裝入順序為:錳礦礦石石灰石廢鐵料車式高爐原料裝入順序為:廢鐵石灰石礦石錳礦無料鐘皮帶上料的高爐原料裝入順序為:錳礦燒結礦球團礦石灰石。 裝料制度的選擇 鐘式高爐裝料方法(1)常規(guī)裝料方法 爐料從大鐘滑落到爐內，由堆尖兩側按一定角度形成料面。堆尖的位置與料線、批重、爐料粒度、堆密度以及煤氣速度有關。當這些因素固定時，則不同的裝料方法對氣流分布有不同的影響。(2)綜合裝料方法 在日常操作中，有些高爐往往根據各種裝料方法的特點，采用兩種程序，其一個程序邊緣較重，另一個程序邊緣較

13、輕，按規(guī)定的周期綜合裝入爐內。這種裝料方法加重邊緣程度次于礦焦同裝。但周期不宜太長，一般不大于10批。周期表現形式為: mAnB pC 或者 mAnB式中A、B、C分別為不同的裝料方法，m、n、p分別為不同裝料方法的批數。 裝料制度的選擇 鐘式高爐裝料方法 裝料制度的選擇 料線對布料的影響 料鐘式高爐。以大鐘最大行程的大鐘下沿為零點，無料鐘式高爐，以溜槽下端為零點，從零點到爐內料面的距離叫作料線。高爐生產時要選定一個加料的料線高度。料線的高低，可以改變爐料堆尖位置與爐墻的距離 ，料線在爐料與爐喉碰撞點（面）以上時，提高料線，爐料堆尖逐步離開爐墻；在碰撞點（面）以下時，提高料線會得到相反的效果。

14、一般選用料線在碰接點（面）以上，并保證加完一批料后仍有0.5m以上的余量。以免影響大鐘或溜槽的動作，損壞設備。碰撞點（面）以下的料線只在特殊情況下使用。 裝料制度的選擇 料面堆角對布料的影響礦石影響布料的因素主要是堆密度、粒度等對堆角與滾動性的影響。天然礦石堆密度大、滾動性差、堆角大，相對地在爐內邊緣堆得多；燒結礦疏松多孔，堆密度小，同等重量的體積大，爐內分布面寬，相對地減少了邊緣堆積量；球團礦雖然密度比燒結礦大些，但形狀整齊呈球形，堆角小易滾到中心。按加重邊緣由重到輕排列，其順序是： 天然礦燒結礦球團礦另外，石灰石之類的熔劑，應盡量布放到中心，防止邊緣生成高粘度初渣，使爐墻結厚。 裝料制度的

15、選擇 料面堆角對布料的影響爐內實測的堆角變化，因設備和爐料條件不同，差別很大。1) 爐容越大，爐料的堆角越大，但都小于其自然堆角。2) 在碰點以上，料線越深，堆角越小。3) 焦炭堆角大于礦石堆角。原因是近年來礦石平均粒度和粒度范圍縮小，再加上礦石對焦炭的推移作用所致，特別是鐘式高爐推移作用更大。4) 生產中的爐料堆角遠小于送風前的堆角。 裝料制度的選擇 料面堆角對布料的影響 礦石對焦炭的推移作用1一原焦炭料面；2一撞擊后的焦炭料面；3一球團礦；4一焦炭 裝料制度的選擇 批重對爐喉爐料分布的影響 批重對爐料在爐喉分布影響很大。批重小時布料不均勻，小到一定程度，將使邊緣和中心無礦石。批重增大，則礦

16、石分布均勻，相對加重中心而疏松邊緣；而且軟熔帶氣富增大，料柱界面效應減小，有利改善透氣性。但過分擴大批重，不但增大中心氣流阻力，也增大邊緣氣流阻力，所以隨批重增加壓差有所升高。通過實踐摸索，大中型高爐適宜焦批厚度0.450.50m，礦批厚度0.40.45m，隨著噴吹物的增加焦批與礦批已互相接近。 裝料制度的選擇 批重對爐喉爐料分布的影響 1)批重與爐容的關系。爐容越大，爐喉直徑也越大，批重應相應增加。2)批重與原燃料的關系。批重與原燃料性能有關，鐵分越高，粉末越少，則爐料透氣性越好，批重可適當擴大。日本高爐原燃料條件好，批重普遍很大。3)批重與冶煉強度關系。隨冶煉強度提高，風量增加，中心氣流加

17、大，需適當擴大批重，以抑制中心氣流。4)批重與噴吹量的關系。當冶煉強度不變，高爐噴吹燃料時，由于噴吹物在風口內燃燒，爐缸煤氣體積和爐腹煤氣速度增加，促使中心氣流發(fā)展，需適當擴大批重，抑制中心氣流。但是隨著冶煉條件的變化，近幾年在大噴煤量(180240kg/t)的高爐上出現了相反的情況。隨著噴吹量增加，中心氣流不易發(fā)展，邊緣氣流反而發(fā)展。這時則不能加大批重。 裝料制度的選擇 前蘇聯和日本高爐批重與爐容關系一前蘇聯近年數據 1966年前的中國和蘇聯數據一中國近年數據一日本近年數據 裝料制度的選擇 按經驗公式選擇批重 主要經驗公式有:l)鞍鋼高爐在20世紀5060年代原料條件很差，礦石批重與爐喉直徑

18、d1的統(tǒng)計關系為: 礦石批重Wo0.43d12+0.02d13,t/批2)日本高爐原燃料條件好，焦炭批重Wc與爐喉直徑d1和焦炭層厚度yC與爐容Vu的關系分別如下: Wc=(0.030.04)d13 yc450(0.088750.125)Vu3)前蘇聯高爐在20世紀5060年代的原料條件一般水平，焦炭層厚度yc與爐容Vu的關系: yc=2500.1222Vu 裝料制度的選擇 無料鐘布料的特點 無料鐘布料是一種新型的布料裝置。它取消了傳統(tǒng)的大小料鐘機構，采用可任意改變傾角的旋轉溜槽完成布料任務。旋轉溜槽的傾角，轉速和轉角都可以調節(jié)，因此可構成各種布料方式。在上一批料的過程中：如果溜槽傾角固定不變

19、，則為單環(huán)布料；一邊上料一邊改變傾角，則形成多環(huán)布料；溜槽固定不動，則成定點布料；溜槽傾角不變在圓周方向的一定弧線上來回移動，則成扇形布料。 一般上一批料，溜槽旋轉89圈。 裝料制度的選擇 無料鐘布料的特點從生產實踐中總結出有以下操作特點： 1）裝礦石和焦炭時溜槽的傾角應保持1以上的差別為好；這樣有利于調節(jié)煤氣流的分布。 2）單獨增大裝礦石時的溜槽傾角能加重邊緣，減輕中心。 3）單獨增大裝焦炭時的溜槽傾角，對加重中心的作用更大。 4）當爐況失常需要發(fā)展邊緣和中心，保持煤氣兩條通路時，裝焦炭可采用兩個傾角，一半布到邊緣，一半靠近中心。 5）為了提高爐喉煤氣第二、三點CO2含量，礦石和焦炭可采用一

20、批或分批組合的雙環(huán)或螺旋布料。 總之無料鐘布料，在溜槽的有效角度調節(jié)區(qū)內，可以把爐料布到爐喉截面的任何一個位置上，是一種多變、靈活、反應快的布料裝置。 裝料制度的選擇 合理氣流分布規(guī)律 首先要保持爐況穩(wěn)定順行，控制邊緣與中心兩股氣流；其次是最大限度地改善煤氣利用，降低焦炭消耗。但它沒有一個固定模式，隨著原燃料條件改善和冶煉技術的發(fā)展而相應變化。50年代燒結礦粉多，無篩分整粒設備，為保持順行必須控制邊緣與中心CO2相近的“雙峰”式煤氣分布。60年代以后，隨著原燃料的改善，高壓、高風溫和噴吹技術的應用，煤氣利用改善，爐喉煤氣曲線上移，形成了邊緣O方略高于中心的“平峰”式曲線，綜合煤氣CO2達到16

21、18。70年代隨著燒結礦整粒技術和爐料鐵分的提高及爐料結構的改善，出現了邊緣煤氣CO2高于中心、而且差距較大的“展翅”形煤氣曲線，綜合CO2達到1920，最高達2122。但不管怎樣變化，都必須保持邊緣與中心兩股氣流，過分的加重邊緣會導致爐況失常。 裝料制度的選擇 爐頂二氧化碳（CO2）曲線42 裝料制度的選擇 寶鋼生產條件較好，爐喉氣流、爐子中心溫值(CCT)約在500600，邊緣溫度值大于100。 寶鋼1號高爐為鐘式爐頂，臨近邊緣的溫度點比其它高爐要低一點，一般邊緣至中間的溫度呈平緩的狀態(tài)。超過200的范圍較窄，相鄰中心點的溫度在200300。高爐開爐初期中心溫度可達800，隨著產量提高逐步

22、下降。 裝料制度的選擇 裝料制度的調節(jié) 高爐日常生產中，生產條件總是有波動的，有時甚至變化很大，從而影響爐況波動和氣流分布失常。要及時調整裝料制度，改善爐料和軟熔帶透氣性，保持邊緣與中心兩股氣流，以減少爐況波動和失常。 1)原燃料條件變化原燃料條件變差，特別是粉末增多，出現氣流分布和溫度失常時，應及早改用邊緣與中心均較發(fā)展的裝料制度。但要避免過分的發(fā)展邊緣，也不要不顧條件片面追求發(fā)展中心氣流。原料條件改善，順行狀況好時，為提高煤氣利用，可適當擴大批重和加重邊緣。 2)冶煉強度變化由于某種原因被迫降低冶煉強度時，除適當的縮小風口面積，上部要采取較為發(fā)展邊緣的裝料制度，同時要相應縮小批重。 裝料制

23、度的選擇 裝料制度的調節(jié) 3)裝料制度與送風制度相適宜：裝料制度與送風制度應保持適宜。當風速低、回族旋區(qū)較小，爐缸初始氣流分布邊緣較多時，不宜采用過分加重邊緣的裝料制度，應在適當加重邊緣的同時強調疏導中心氣流，防止邊緣突然加重而破壞順行?？煽s小批重，維持兩股氣流分布。若下部風速高，回族區(qū)大，爐缸初始氣流邊緣較少時，也不宜采用過分加重中心的裝料制度，應先適當疏導邊緣，然后再擴大批重相應增加負荷。 4)臨時改變裝料制度調節(jié)爐況：爐子難行、休風后送風、低料線下達時，可臨時改若干批強烈發(fā)展邊緣的裝料制度，以防崩料和懸料。 裝料制度的選擇 裝料制度的調節(jié) 改若干批雙裝、扇形布料和定點布料時，可消除煤氣管

24、道行程。 連續(xù)崩料或大涼時，可集中加510批凈焦，可提高爐溫，改善透氣性，減少事故，加速恢復。 爐墻結厚時，可采取強烈發(fā)展邊緣的裝料制度，提高邊緣氣流溫度，消除結厚。 為保持爐溫穩(wěn)定，改倒裝或強烈發(fā)展邊緣裝料制度時，要相應減輕焦炭負荷。全倒裝時應減輕負荷2025。 裝料制度的選擇 用爐頂CO2曲線來判斷爐內煤氣流的分布狀況 因為煤氣中CO2的高低反映了煤氣與礦石之間接觸是否良好，間接還原反應是否進行得充分。所以，煤氣中CO2的高低也反映了爐內礦石的分布狀況。礦石集中的部位CO2高，礦石較少的部位CO2低。而礦石是影響爐內透氣性的主要因素，礦石集中的部位透氣性差，此處煤氣流必然較少，礦石較少的部

25、位透氣性好，此處煤氣流必然會大些，因此，可以用爐頂CO2曲線來判斷爐內煤氣流的分布狀況。 另一方面，因為煤氣是爐內傳熱介質，所以煤氣流的分布也反映溫度分布，煤氣流大的地方溫度高，溫度高則CO2就少，煤氣流小的地方溫度低則CO2含量就高。 裝料制度的選擇 用爐頂CO2曲線來判斷爐內煤氣流的分布狀況 CO2含量與煤氣流及溫度分布之間的對應關系。 爐料在爐內為什么能連續(xù)下降爐料在爐內為什么能連續(xù)下降 爐料下降的動力是自重，即爐料是靠本身的重力作用下降的、而冶煉過程中，焦炭中的固定碳在風口前燃燒和參加直接還原變?yōu)闅怏w離開高爐；礦石、熔劑和焦炭灰分則熔化和還原成渣鐵而排出爐外，從而使爐內不斷形成自由空間

26、，為爐料的連續(xù)下降創(chuàng)造了必要條件。鳳口前焦炭的燃燒提供3540%的空間，參加直接還原消耗焦炭提供15左右的空間，而礦石和熔劑在下降過程中重新排列、壓緊并熔化成液相而體積縮小提供33左右的空間，此外放出渣鐵也提供一部分空間。但在實際冶煉過程中要保證爐料的連續(xù)下降，還要克服一系列的阻力，包括：爐料與爐墻的摩擦阻力；料塊之間的內摩擦阻力；上升煤氣的浮力。只有爐料的自身重力超過這三種阻力之和的情況下，爐料才能連續(xù)不斷地下降，維持正常的冶煉過程。 裝料制度的選擇 影響爐料的順利下降的因素影響爐料的順利下降的因素 裝料制度的選擇 裝料制度的選擇 高爐冶煉周期高爐冶煉周期 爐料在爐內的停留時間稱為冶煉周期。

27、高爐風量大，則風口前焦炭的燃燒速度快，下料快，冶煉周期短，高爐產量高。 計算冶煉周期的方法有兩種： 1）按時間計算： 裝料制度的選擇 高爐冶煉周期高爐冶煉周期 2）按上料批數計算： 裝料制度的選擇 爐缸燃燒反應在高爐冶煉過程中起什么作用爐缸燃燒反應在高爐冶煉過程中起什么作用 首先，焦炭在風口前燃燒放出的熱量，是高爐冶煉過程中的主要熱量來源。高爐冶煉所需要的熱量。包括爐料的預熱、水分蒸發(fā)和分解、碳酸鹽的分解、直接還原吸熱、渣鐵的熔化和過熱、爐體散熱和煤氣帶走的熱量等，絕大部分由風口前燃燒焦炭供給。 其次，爐缸燃燒反應的結果產生了還原性氣體CO，為爐身中上部固體爐料的間接還原提供了還原劑，并在上升

28、過程中將熱量帶到上部起傳熱介質的作用。 第三，由于爐缸燃燒反應過程中固體焦炭不斷變?yōu)闅怏w離開高爐，為爐料的下降提供了40左右的自由空間，保證爐料的不斷下降。 裝料制度的選擇 爐缸燃燒反應在高爐冶煉過程中起什么作用爐缸燃燒反應在高爐冶煉過程中起什么作用 第四，風口前焦炭的燃燒狀態(tài)影響煤氣流的初始分布，從而影響整個爐內的煤氣流分布和高爐順行。 第五，爐缸燃燒反應決定爐缸溫度水平和分布，從而影響造渣、脫硫和生鐵的最終形成過程及爐缸工作的均勻性，也就是說爐缸燃燒反應影響生鐵的質量。 由此可見，爐缸燃燒反應在高爐冶煉過程中起著極為重要的作用，正確掌握爐缸燃燒反應的規(guī)律，保持良好的爐缸工作狀態(tài)，是操作高爐

29、和達到高產優(yōu)質的基本條件。 裝料制度的選擇 爐缸燃燒反應爐缸燃燒反應 爐缸燃燒反應與一般燃燒反應不同，它是在充滿焦炭的環(huán)境中進行的，即空氣量一定而焦炭過剩的條件下進行的，由于沒有過剩氧，燃燒反應的最終產物是CO和H2，而沒有CO2 。 焦炭的燃燒反應在氧氣量充足而固體碳不足時為完全燃燒： CO2=CO2 +33412kJ/kgC 當氧氣不足而固體碳過剩時為不完全燃燒： 裝料制度的選擇 爐缸燃燒反應爐缸燃燒反應 高爐內由于有過剩碳的存在，且風口前溫度很高，即使在氧氣充足的地方產生的CO2也會與固體碳反應： CO2+C2CO -165766kJ 因此，燃燒反應的最終產物是CO。 鼓風中還有不參加反

30、應的氮，用干風時焦炭燃燒的實際反應為： 鼓風中還有一部分水分。水分在高溫下與碳發(fā)生反應： H2O+CH2+CO -124480kJ 因此，爐缸燃燒反應的最終產物由CO、H2 和N2 組成。 裝料制度的選擇 風口燃燒帶和鳳口回旋區(qū)風口燃燒帶和鳳口回旋區(qū) 爐缸內燃料燃燒的區(qū)域稱為燃燒帶。它包括氧氣區(qū)和還原區(qū)，如圖所示。風口前自由氧存在的區(qū)域稱為氧氣區(qū)，自由氧消失到CO2消失的區(qū)域稱為還原區(qū)。由于燃燒帶是高爐內唯一屬于氧化氣氛的區(qū)域，因此亦稱氧化帶。在燃燒帶中，當O2過剩時，C首先與O2反應生成CO，只有當O2 開始下降時，CO2才與C反應，使CO急劇增加，CO2逐漸消失。因此，燃燒帶的尺寸可按CO

31、2消失的位置確定，實踐中常以CO2降到12%的位置定為燃燒帶的界限。 裝料制度的選擇 裝料制度的選擇 風口燃燒帶和鳳口回旋區(qū)風口燃燒帶和鳳口回旋區(qū) 現代高爐中，由于冶煉強度高和風口風速大，當鼓風動能達到一定程度后，風口前焦炭處于回旋運動狀態(tài)，并形成一個疏散而近似球形的自由空間，通常稱為風口回旋區(qū)。風口回旋區(qū)與燃燒帶基本一致，但回旋區(qū)系指在鼓風動能的作用下焦炭塊作機械運動的區(qū)域，而燃燒帶是根據煤氣成分來確定的?；匦齾^(qū)前端即為燃燒帶氧氣區(qū)的邊緣，而還原區(qū)在回旋區(qū)的外圍焦炭層內。 爐缸界面上燃燒帶的大小 裝料制度的選擇 鼓風動能鼓風動能鼓風動能就是鼓風所具有的機械能。鼓風具有一定的質量，而且以很高的

32、速度（達每秒100m左右）通過風口向高爐中心運動，因此，它具有一定動能，直接影響著風口前焦炭回旋區(qū)的大小。鼓風動能按下式計算： 裝料制度的選擇 鼓風動能鼓風動能 1000m3以上大高爐的鼓風動能一般在40007000kgm/s之間， 300m3左右的中型高爐在30004000kgm/s之間， 100m3左右的小型高爐在10001500kgm/s之間。 容積再小的高爐鼓風動能應更小。鼓風動能與回旋區(qū)長度的關系 裝料制度的選擇 風口前理論燃燒溫度與爐缸溫度的區(qū)別？風口前理論燃燒溫度與爐缸溫度的區(qū)別？ 風口前焦炭燃燒所能達到的最高溫度，即假定風口前焦炭燃燒放出的熱量全部用來加熱燃燒產物時所能達到的最

33、高溫度叫作風口前理論燃燒溫度。 理論燃燒溫度是指燃燒帶在理論上能達到的最高溫度，生產中一般指燃燒帶燃燒焦點的溫度。而爐缸溫度一般是指爐缸渣鐵的溫度，兩者有本質上的區(qū)別。理論燃燒溫度可達18002400，而爐缸溫度一般在1500左右。 裝料制度的選擇 裝料制度的選擇 影響理論燃燒溫度的因素影響理論燃燒溫度的因素 影響理論燃燒溫度的因素有： 1）鼓風溫度：鼓風溫度升高，則鼓風帶入的物理熱增加，理論燃燒溫度升高。鼓風濕度為1.5且無富氧無噴吹時，鼓風度和理論燃燒溫度的數值對應如下： 裝料制度的選擇 影響理論燃燒溫度的因素影響理論燃燒溫度的因素 影響理論燃燒溫度的因素有： 2）鼓風富氧度：鼓風含氧量提

34、高以后，N2含量減少，此時雖因風量減少而使Q風有所降低。但由于VN2降低的幅度大，理論燃燒溫度顯著升高。風溫為1100 ，鼓風濕度為1.5，無噴吹時有下列關系： 3）鼓風濕度：鼓風濕度的影響與噴吹物相同，由于水分分懈吸熱，理論燃燒溫度降低。 裝料制度的選擇 影響理論燃燒溫度的因素影響理論燃燒溫度的因素 影響理論燃燒溫度的因素有： 4）噴吹燃料：由干噴吹物分解吸熱和VH2增加，理論燃燒溫度降低。由于各種噴吹燃料的分解熱不同：含H2 2224%的天然氣分解熱為3350kJ/m3，含H21113%的重油分解熱為3875kJ/kg，含H2 24的無煙煤分解熱為l047kJ/kg，所以，噴吹天然氣降低理

35、論燃燒溫度最劇烈。重油次之，無煙煤降低最少。風溫1100，鼓風濕度1.5。無富氧時有： 裝料制度的選擇 爐腹煤氣成分與數量爐腹煤氣成分與數量 爐腹煤氣指高爐高溫區(qū)煤氣，即進入間接還原區(qū)以前的煤氣，這個位置大致在爐腹和爐腰，所以叫作爐腹煤氣。爐腹煤氣中各成分的數量等于爐缸煤氣相應成分的數量加上直接還原生成的CO和焦炭揮發(fā)分中的各種成分： 裝料制度的選擇爐頂煤氣成分與數量爐頂煤氣成分與數量 爐頂煤氣是爐腹煤氣進入間接還原區(qū)參加間接還原以后離開高爐的煤氣。因此，從爐腹煤氣中減去參加還原反應的CO和H2，再加上還原和熔劑分解產生的CO2以及C與H2作用生成的CH4，即為爐頂煤氣。爐頂煤氣一般都計算干成

36、分，因此，H2參加反應產生的H2O不算在煤氣成分當中。 計算中有兩個假定條件：即假定人爐總碳量的1.2與H2作用生成CH4；假定40的H2參加還原。 參加還原反應的CO數量，根據原料成分中高級氧化物（Fe2O3、MnO2、Mn2O3等）的數量和直接還原度計算： 裝料制度的選擇 煤氣上升過程中壓力分布規(guī)律如何 煤氣從爐缸上升到爐頂，通過軟熔帶、塊狀帶要克服沿料柱的阻力，即阻力損失。這種阻力損失與料柱高低、煤氣流速、爐料孔隙度以及煤氣的性質有關。一般可將高爐散料柱視作許多平行的管道。參考管道阻力損失計算，得出高爐散料柱內煤氣壓力降公式如下： 裝料制度的選擇 裝料制度的選擇 煤氣上升過程中壓力分布規(guī)

37、律煤氣上升過程中壓力分布規(guī)律 由上式可以看出： l）散料柱內壓降P代表散料柱的阻力，其值越大，表明料柱透氣性越差，對順行不利； 2）減少P改善料柱透氣性的方向是： 降低煤氣速度，這可以通過提高頂壓，控制冶煉強度，增大空隙度的辦法解決； 增大當量直徑d和料柱空隙度，這可以通過爐料整粒的辦法解決； 降低H，這可以通過改進爐型設計來解決。 3）在散料柱中和管道中不同，d、是可變因素，因此高爐工作者常常在改變d、中探求既有利于高爐強化又不過分增加料柱阻力的方案。例如高壓操作，松動操作等（大風吹松即是一例）。 裝料制度的選擇 高爐料柱的透氣性高爐料柱的透氣性 高爐料柱的透氣性指煤氣通過料柱時的阻力大小。

38、煤氣通過料柱時的阻力主要取決于爐料的孔隙度。（散料體總體積中孔隙所占的比例叫作孔隙度），孔隙度大，則阻力小，爐料透氣性好；孔隙度小，則阻力大，爐料透氣性壞?？紫抖仁欠从碃t料透氣性的主要參數。氣體力學分析表明，孔隙度、風量Q與壓差P之間有如下關系： 裝料制度的選擇 改善塊狀帶料柱的透氣性改善塊狀帶料柱的透氣性 為了提高塊狀帶料柱的透氣性，首先應提高礦石和焦炭的強度，減少入爐粉末。尤其要提高礦石和焦炭的熱強度，增強高溫還原狀態(tài)下抵抗摩擦、擠壓、膨脹和熱裂的能力，減少或避免爐內再次產生粉末，這樣可以提高料柱孔隙度、降低 P。 其次，要嚴格控制粒度。實踐表明，隨著原料粒度的增大，通過料層的煤氣阻力減小

39、，但粒度超過25mm以后，相對阻力基本不降低。相反，隨著粒度的減小，煤氣阻力增加，但在大干6mm的范圍內阻力增加不明顯，而粒度小于6mm時，相對阻力明顯增加。因此，適合干高爐冶煉的礦石粒度范圍是625mm。小于6mm的粉末對透氣性危害極大，必須全部篩除，而25mm以上的大塊，對改善透氣性已無明顯效果，但對還原不利，因此應當把上限控制在25mm以下。 裝料制度的選擇 改善塊狀帶料柱的透氣性改善塊狀帶料柱的透氣性 第三，要盡量使粒度均勻。在適宜的粒度范圍內使粒度均勻，有利于提高爐料孔隙度。理論計算表明，對于一種粒度均勻的散料來說，無論粒度大小，孔隙度均在0.5左右、但隨著大小粒度以不同比例混合后，

40、其孔隙度大幅度變化，如圖所示。因此；應盡量使粒度均勻，有利于提高塊狀帶透氣性。爐料的粒度差較大時，應分級入爐。 裝料制度的選擇 裝料制度的選擇 軟熔帶的位置和結構形狀如何影響煤氣流運動的軟熔帶的位置和結構形狀如何影響煤氣流運動的阻力與煤氣流分布阻力與煤氣流分布 國內外高爐解體的研究結果表明，爐料在下降過程中直到礦石完全熔化成渣鐵以前始終保持著清晰可辨的焦礦分層結構。只是每一層的厚度變薄和趨于平坦。根據爐內溫度分布的特點，當爐料下降到礦石軟化和熔化溫度時，就形成各種不同形狀結構的由礦石軟熔層和焦炭夾層（常稱“焦窗”）間隔而成的軟熔帶。這種軟熔帶的位置、形狀和結構（“焦窗”數目和尺寸）對煤氣運動的阻力以及高爐中下部煤氣流的再分布有著