高爐會(huì)議爐腹煤氣量與高爐過(guò)程解析

評(píng)價(jià)高爐生產(chǎn)效率的一種核實(shí)方法一種實(shí)用工具爐腹煤氣量的性質(zhì)213爐腹煤氣量指數(shù)與風(fēng)口耗氧量應(yīng)用Rist線圖的校算方法4一種評(píng)價(jià)熱量消耗的工具本世紀(jì)鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩，過(guò)去主要以強(qiáng)化高爐操作為主導(dǎo)，正在轉(zhuǎn)變到降低能耗，降低燃料比的方向上來(lái)。因此，近年來(lái)降低燃料比取得了驚人的效果。為此，推動(dòng)了高爐理論研究、過(guò)程理論、解剖調(diào)查等，對(duì)爐內(nèi)現(xiàn)象研究的熱潮。精料，以及操作技術(shù)的進(jìn)步，爐況穩(wěn)定，進(jìn)一步積極研究降低燃料比的條件和可能性。在這方面，我們?cè)跁?huì)議論文集上介紹了一些研究方法。我們按照大會(huì)要求，在此應(yīng)用A.Rist線圖分析當(dāng)前進(jìn)一步降低燃料比的一些方向，供大家參考。前言爐腹煤氣量指數(shù)改善爐料透氣性提高原燃料質(zhì)量改善爐內(nèi)煤氣分布爐腹煤氣提高煤氣利用率風(fēng)口耗氧量噸鐵爐腹煤氣量降低燃料比高利用系數(shù)爐腹煤氣量熱平衡物料平衡Rist線圖爐內(nèi)煤氣流速熱能化學(xué)能1爐腹煤氣量的性質(zhì)方框紅點(diǎn)表示最低燃料比圓形綠色點(diǎn)為各高爐操作期間平均燃料比右上角的黑色圓點(diǎn)為有效容積利用系數(shù)2000m3級(jí)高爐的“U”字型回歸曲線U字型反映強(qiáng)化與降低燃料比之間的矛盾？隨著爐腹煤氣量指數(shù)χBG的增加，高爐面積利用系數(shù)并沒(méi)有明顯上升，而是噸鐵爐腹煤氣量vBG迅速上升；風(fēng)口耗氧量和燃燒帶熱收入的上升，煤氣利用率降低。為了充分利用碳素的還原能力，減少風(fēng)口耗氧量，提高煤氣利用率是我國(guó)高爐亟待重視的問(wèn)題。2.爐腹煤氣量指數(shù)與爐腹煤氣量和風(fēng)口耗氣量爐腹煤氣量，m3/min：風(fēng)口耗氧量,m3/min：爐腹煤氣量指數(shù)

與風(fēng)口耗氧量和煤氣利用率FRQ2507.1(503)25449.24N2507.3(515)26950.15T2-2535.7(600)32242.54紅色為校算后的數(shù)據(jù)在圖1(b)中為Q2、N2、C2和T2-2爐腹煤氣量指數(shù)與噸鐵風(fēng)口氧氣量和煤氣利用率的關(guān)系（1）操作指標(biāo)較好的高爐爐腹煤氣量指數(shù)在66m/min以下。爐腹煤氣量指數(shù)較高燃料比也較高。（2）操作點(diǎn)經(jīng)常在“U”字型的上升段上，說(shuō)明調(diào)整強(qiáng)化程度可以降低燃料比。（3）燃料比回歸曲線的最低點(diǎn)在500kg/t以下的高爐爐腹煤氣量指數(shù)均在60m/min左右。說(shuō)明控制爐腹煤氣量指數(shù)對(duì)降低燃料比有利，對(duì)高爐操作有重要意義。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果用提高爐腹煤氣量來(lái)強(qiáng)化冶煉，不符合降低燃料比和降低成本的要求，利用系數(shù)也得不到提高。因此，尋求合適的強(qiáng)化程度，控制爐腹煤氣量指數(shù)仍然是我國(guó)高爐降低燃料比的方向。反應(yīng)種類和溫度及反應(yīng)生成熱和煤氣成份的關(guān)系反應(yīng)名稱反應(yīng)式熱效應(yīng)kJ/mol溫度范圍/oC煤氣成分的變化/%COCO2CO+CO2碳素不完全燃燒C＋1/2O2=CO+125.45＋0＋碳素完全燃燒C＋O2=CO2+408.760＋＋CO燃燒CO＋1/2O2=CO2+283.31－＋0鐵的直接還原FeO+C=Fe+CO-158.78>1200＋0＋溶損反應(yīng)CO2＋C=2CO-172.34800~1200＋－＋氧化鐵的間接還原FeO+CO=Fe+CO2+13.60<1200－＋0＋125＋409碳燃燒成CO放出的熱量不到完全燃燒熱量的1/3。間接還原消耗熱量不到還原的1/10。3.運(yùn)用Rist線圖代號(hào)爐容面積利用系數(shù)富氧率風(fēng)溫燃料比爐腹煤氣量指數(shù)噸鐵爐腹煤氣量噸鐵風(fēng)口耗氧量風(fēng)口前燃燒溫度風(fēng)口碳素燃燒的熱收入估算直接還原度m3t/(m2.d)%oCkg/tm/minm3/tm3/toCGJ/t%T1-2200056.342.73118258062.0158731121375.1058.6T1-3200056.152.85118757160.7155630621475.0557.7T2-2200055.732.65117560263.7164732221465.3562.5T2-3200055.732.68118259462.8161831821605.2961.2G231858.943.42117452858.1143329320564.5455.8N1250058.4220138726520964.3952.2N2250059.2128140626920714.3250.0Q1265061.951.20117950154.4134225022284.2251.2Q2265059.19231326254.21504.2851.8校算后2000m3級(jí)高爐數(shù)據(jù)及風(fēng)口燃燒溫度及熱量收入

風(fēng)口噸鐵耗氧量增加－風(fēng)口碳素消耗量上升－E點(diǎn)下移E點(diǎn)下移－冶煉單位生鐵的熱消耗量上升－P點(diǎn)下降E點(diǎn)下移－AE直線向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)－爐身效率下降A(chǔ)點(diǎn)向左移動(dòng)－煤氣利用率下降A(chǔ)E直線斜率增加－燃料比上升國(guó)外在高爐月報(bào)中的重要內(nèi)容是用Rist線圖來(lái)分析高爐爐況從理論上說(shuō)明了:控制爐腹煤氣量指數(shù)的重要性Rist線圖從風(fēng)口耗氧量的E點(diǎn)開始A、P、B各點(diǎn)都在一條直線上。具體地說(shuō)，亦即校算了風(fēng)口燃燒帶的熱平衡、高爐下部高溫區(qū)的熱平衡確定P點(diǎn)以及鐵的直接還原量確定B點(diǎn)。由高爐上部熱平衡以及各區(qū)域的碳平衡、氧平衡。由風(fēng)口燃燒帶逸出的爐腹煤氣發(fā)生的CO量和直接還原產(chǎn)生的CO量作為上部間接還原的原動(dòng)力，由其產(chǎn)生的CO2量來(lái)確定A點(diǎn)。在燃燒帶和高溫區(qū)采取逐步調(diào)整漏風(fēng)率以及碳、氧和高溫區(qū)的熱量收支，如渣量、渣鐵溫度、石灰石用量、直接還原度等，然后對(duì)低溫區(qū)進(jìn)行各項(xiàng)平衡計(jì)算。經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，使得EP、PB、BA及EA等直線的斜率相等，亦即燃料比相等。由于要使各點(diǎn)都在一條直線上。用Rist線的特征校算方法T1-2T1-3T2-2T2-3GN1N2Q1Q2T2-2T2-3T1-2T1-3GQ1Q2N1N2GT2-3T1-3T1-2T2-2N2N1Q1Q2T1-3T1-2T2-3T2-2GQ1N1Q2N2PEBAPAB風(fēng)口耗氧量E點(diǎn)決定高爐的熱量需要P點(diǎn)，同時(shí)也決定了爐內(nèi)的還原過(guò)程B點(diǎn)，還決定了煤氣利用率A點(diǎn)。風(fēng)口耗氧量增加，AE直線的斜率增加，燃料比上升。高爐爐身部份煤氣利用差，即間接還原沒(méi)有得到發(fā)展，就必然要依賴高爐下部消耗大量熱量的直接還原，風(fēng)口必須燃燒大量碳素產(chǎn)生熱量。這正是高爐中能量利用方面的辯證關(guān)系。（1）使用Rist線圖提供了研究冗余熱量，促使過(guò)剩熱量的利用。（2）Rist線圖也提出了研究爐內(nèi)的還原過(guò)程。（3）高爐風(fēng)口鼓風(fēng)參數(shù)對(duì)高爐過(guò)程起著關(guān)鍵性的作用，因此精細(xì)化操作要抓住這個(gè)環(huán)節(jié)。（4）T組高爐調(diào)整后Rist線的斜率降低約0.2，理應(yīng)大幅度降低了燃料比；可是按調(diào)整后Rist線的斜率計(jì)算燃料比較報(bào)表還要高約60kg/t。是否采用了綜合焦比作為燃料比不得而知；T組高爐與N、Q組高爐Rist線的斜率約大0.5，燃料比相差近80kg/t。（5）在提高爐腹煤氣量指數(shù)時(shí)，應(yīng)充分考慮對(duì)燃料比、產(chǎn)量、成本的影響。爐腹煤氣量指數(shù)過(guò)高，還引起燃料比上升、能源介質(zhì)增加；生鐵成本提高。應(yīng)該經(jīng)常用物料平衡和熱平衡校正鼓風(fēng)、氧氣流量計(jì)，計(jì)算風(fēng)口耗氧量和燃燒碳素量，掌握高爐熱量消耗和還原過(guò)程的狀況。（1）風(fēng)口碳素燃燒的熱平衡決定爐腹煤氣溫度TBG。（2）下列經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定TBG。TBG=1559+0.839TB+4.972O2-6.033WB-kPc

TB――熱風(fēng)溫度，oC；

O2――富氧量，m3/m3

WB――鼓風(fēng)濕度，g/m3

Pc――噴煤量，kg/km3兩種計(jì)算風(fēng)口燃燒溫度兩者的風(fēng)口燃燒帶出口爐腹煤氣溫度TBG基本相同。4.一種評(píng)價(jià)熱量消耗的工具諾模圖的制作爐缸面積利用系數(shù)等爐腹煤氣量指數(shù)反比例函數(shù)曲線噸鐵爐腹煤氣量vBG×ηA/1440=χBG評(píng)價(jià)生產(chǎn)效率新指標(biāo)之間的關(guān)系等風(fēng)口燃燒帶熱量收入Qbu反比例函數(shù)曲線噸鐵爐腹煤氣量風(fēng)口前燃燒溫度Qbu噸鐵爐腹煤氣量與高溫?zé)嵯闹g的關(guān)系評(píng)價(jià)生產(chǎn)效率的諾模圖熱收入量Qin=5.5GJ.t-15.2GJ.t-14.9GJ.t-14.6GJ.t-14.3GJ.t-1熱收入量Qin=4.0GJ.t-1ACB爐腹煤氣量指數(shù)χBG=66m.min-163m.min-1ABC60m.min-157m.min-154m.min-1ΧBG=51m.min-1燃燒帶出口爐腹煤氣溫度/oC（1）A組熱量收入在4.9GJ/t以上，爐腹煤氣量指數(shù)60m/min以上，噸鐵爐腹煤氣量約1500m3/t以上，風(fēng)口耗氧量約300m3/t或1.6mol氧/molFe以上；燃料比高達(dá)580kg/t左右。（2）C組熱量收入為4.3GJ/t左右的爐腹煤氣量指數(shù)較低，為57m/min以下，噸鐵爐腹煤氣量小于1400m3/t，風(fēng)口耗氧量260m3/t或1.3~1.4mol氧/molFe；燃料比510kg/t左右，如Q1、Q2和N1、N2高爐。國(guó)外先進(jìn)高爐爐腹煤氣量指數(shù)較低，高溫區(qū)的熱量收入在4.0GJ/t以下；寶鋼在4.2GJ/t左右。Q2、N2高爐校算后，高溫區(qū)熱量收入4.3GJ/t左右。不過(guò)也有一些高達(dá)5.2GJ/t，甚至5.5GJ/t。過(guò)剩熱量無(wú)論對(duì)高爐冶煉，對(duì)高爐設(shè)備和內(nèi)襯都有負(fù)面的影響。按高溫區(qū)的熱量收入分為兩組：從Rist線圖可知，高爐強(qiáng)化程度和燃料比與風(fēng)口耗氧量燃燒帶供熱量密切相關(guān)，應(yīng)抓住這個(gè)源頭。（1）風(fēng)口耗氧量、燃燒熱量與直接還原度之間的關(guān)系，由Rist線反映出它們之間互為因果的辯證關(guān)系。（2）在高爐操作和管理上，應(yīng)該重視風(fēng)口耗氧量、噸鐵風(fēng)量、噸鐵爐腹煤氣量和燃燒帶供應(yīng)的熱量。首先要經(jīng)常使用高爐物料平衡和熱平衡，并對(duì)高爐入爐風(fēng)量進(jìn)行校算。（3）采用評(píng)價(jià)高爐生產(chǎn)效率的新指標(biāo)與與燃燒帶出口熱量及爐腹煤氣溫度的諾模圖可以方便地對(duì)高爐冶煉過(guò)程進(jìn)行掌控。（4）諾模圖對(duì)高爐熱狀態(tài)的監(jiān)控，對(duì)改進(jìn)高爐操作能起到積極的作用。結(jié)語(yǔ)根據(jù)以上分析，可以歸納為：（1）爐腹煤氣量指數(shù)＜66m/min為宜。（2）由于原燃料質(zhì)量下降，＜64m/min。（3）＞2000m3高爐在60m/min左右。（4）能否提高爐腹煤氣量指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是：不提高噸鐵爐腹煤氣量；不增加風(fēng)口耗氧量。合適爐腹煤氣量指數(shù)值為了進(jìn)一步降低燃料比，降低成本應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)爐內(nèi)現(xiàn)