高爐會議爐腹煤氣量與高爐過程解析

評價高爐生產(chǎn)效率的一種核實方法一種實用工具爐腹煤氣量的性質(zhì)213爐腹煤氣量指數(shù)與風口耗氧量應(yīng)用Rist線圖的校算方法4一種評價熱量消耗的工具本世紀鋼鐵產(chǎn)能過剩，過去主要以強化高爐操作為主導(dǎo)，正在轉(zhuǎn)變到降低能耗，降低燃料比的方向上來。因此，近年來降低燃料比取得了驚人的效果。為此，推動了高爐理論研究、過程理論、解剖調(diào)查等，對爐內(nèi)現(xiàn)象研究的熱潮。精料，以及操作技術(shù)的進步，爐況穩(wěn)定，進一步積極研究降低燃料比的條件和可能性。在這方面，我們在會議論文集上介紹了一些研究方法。我們按照大會要求，在此應(yīng)用A.Rist線圖分析當前進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)煤氣流速熱能化學能1爐腹煤氣量的性質(zhì)方框紅點表示最低燃料比圓形綠色點為各高爐操作期間平均燃料比右上角的黑色圓點為有效容積利用系數(shù)2000m3級高爐的“U”字型回歸曲線U字型反映強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)并沒有明顯上升，而是噸鐵爐腹煤氣量vBG迅速上升；風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，減少風口耗氧量，提高煤氣利用率是我國高爐亟待重視的問題。2.爐腹煤氣量指數(shù)與爐腹煤氣量和風口耗氣量爐腹煤氣量，m3/min：風口耗氧量,m3/min：爐腹煤氣量指數(shù)

與風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)與噸鐵風口氧氣量和煤氣利用率的關(guān)系（1）操作指標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）操作點經(jīng)常在“U”字型的上升段上，說明調(diào)整強化程度可以降低燃料比。（3）燃料比回歸曲線的最低點在500kg/t以下的高爐爐腹煤氣量指數(shù)均在60m/min左右。說明控制爐腹煤氣量指數(shù)對降低燃料比有利，對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強化冶煉，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，尋求合適的強化程度，控制爐腹煤氣量指數(shù)仍然是我國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.運用Rist線圖代號爐容面積利用系數(shù)富氧率風溫燃料比爐腹煤氣量指數(shù)噸鐵爐腹煤氣量噸鐵風口耗氧量風口前燃燒溫度風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級高爐數(shù)據(jù)及風口燃燒溫度及熱量收入

風口噸鐵耗氧量增加－風口碳素消耗量上升－E點下移E點下移－冶煉單位生鐵的熱消耗量上升－P點下降E點下移－AE直線向相反方向轉(zhuǎn)動－爐身效率下降A(chǔ)點向左移動－煤氣利用率下降A(chǔ)E直線斜率增加－燃料比上升國外在高爐月報中的重要內(nèi)容是用Rist線圖來分析高爐爐況從理論上說明了:控制爐腹煤氣量指數(shù)的重要性Rist線圖從風口耗氧量的E點開始A、P、B各點都在一條直線上。具體地說，亦即校算了風口燃燒帶的熱平衡、高爐下部高溫區(qū)的熱平衡確定P點以及鐵的直接還原量確定B點。由高爐上部熱平衡以及各區(qū)域的碳平衡、氧平衡。由風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力，由其產(chǎn)生的CO2量來確定A點。在燃燒帶和高溫區(qū)采取逐步調(diào)整漏風率以及碳、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，然后對低溫區(qū)進行各項平衡計算。經(jīng)過反復(fù)計算，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風口耗氧量E點決定高爐的熱量需要P點，同時也決定了爐內(nèi)的還原過程B點，還決定了煤氣利用率A點。風口耗氧量增加，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，促使過剩熱量的利用。（2）Rist線圖也提出了研究爐內(nèi)的還原過程。（3）高爐風口鼓風參數(shù)對高爐過程起著關(guān)鍵性的作用，因此精細化操作要抓住這個環(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線的斜率計算燃料比較報表還要高約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，應(yīng)充分考慮對燃料比、產(chǎn)量、成本的影響。爐腹煤氣量指數(shù)過高，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、氧氣流量計，計算風口耗氧量和燃燒碳素量，掌握高爐熱量消耗和還原過程的狀況。（1）風口碳素燃燒的熱平衡決定爐腹煤氣溫度TBG。（2）下列經(jīng)驗公式?jīng)Q定TBG。TBG=1559+0.839TB+4.972O2-6.033WB-kPc

TB――熱風溫度，oC；

O2――富氧量，m3/m3

WB――鼓風濕度，g/m3

Pc――噴煤量，kg/km3兩種計算風口燃燒溫度兩者的風口燃燒帶出口爐腹煤氣溫度TBG基本相同。4.一種評價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評價生產(chǎn)效率新指標之間的關(guān)系等風口燃燒帶熱量收入Qbu反比例函數(shù)曲線噸鐵爐腹煤氣量風口前燃燒溫度Qbu噸鐵爐腹煤氣量與高溫熱消耗之間的關(guān)系評價生產(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，風口耗氧量約300m3/t或1.6mol氧/molFe以上；燃料比高達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。國外先進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。不過也有一些高達5.2GJ/t，甚至5.5GJ/t。過剩熱量無論對高爐冶煉，對高爐設(shè)備和內(nèi)襯都有負面的影響。按高溫區(qū)的熱量收入分為兩組：從Rist線圖可知，高爐強化程度和燃料比與風口耗氧量燃燒帶供熱量密切相關(guān)，應(yīng)抓住這個源頭。（1）風口耗氧量、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)該重視風口耗氧量、噸鐵風量、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，并對高爐入爐風量進行校算。（3）采用評價高爐生產(chǎn)效率的新指標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高爐冶煉過程進行掌控。（4）諾模圖對高爐熱狀態(tài)的監(jiān)控，對改進高爐操作能起到積極的作用。結(jié)語根據(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)的標準是：不提高噸鐵爐腹煤氣量；不增加風口耗氧量。合適爐腹煤氣量指數(shù)值為了進一步降低燃料比，降低成本應(yīng)該加強對爐內(nèi)現(xiàn)