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，共四十一頁。四個基本制度之間的關(guān)系

四個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制度和裝料制度。爐缸熱量充沛取決于熱制度和送風制度。

裝料制度送風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，共四十一頁。3.1送風制度送風制度主要作用是保持適宜的風速和鼓風動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。控制方式為選用合適的風口面積、風量、風溫、濕分、噴吹量、富氧率等參數(shù)，并根據(jù)爐況變化對這些參數(shù)進行調(diào)節(jié)，以達到爐況穩(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，共四十一頁。3.1送風制度

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

選擇風量的原則：風量必須要與料柱透氣性相適應，建立最低燃料比的綜合冶煉強度在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思想。

第四頁，共四十一頁。3.1.1選擇合適的風速和鼓風動能生產(chǎn)實踐表明，不同高爐有其與冶煉條件和爐缸直徑或爐容相對應的合適風速和鼓風動能。過小的風速和鼓風動能會造成爐缸不活躍，初始煤氣分布偏向邊緣；而過大的風速和鼓風動能易形成順時針（向風口下方）方向的渦流，造成風口下方堆積而使風口下端燒壞。

高爐鼓風通過風口時所具有的速度稱為風速，它有標準風速與實際風速兩種表示方法，而所具有的機械能，叫鼓風動能。鼓風具有一定的質(zhì)量，而且以很高的速度通過風口向高爐中心運動，因此它具有一定的動能。風速和鼓風動能與冶煉條件相關(guān)，它決定初始氣流分布情況。所以根據(jù)冶煉條件變化，選擇適宜的風速過鼓風動能，是改善合理氣流分布的關(guān)鍵。第五頁，共四十一頁。3.1.1選擇合適的風速和鼓風動能用經(jīng)驗式估算每座操作高爐都有與其爐缸直徑和冶煉條件相對應的回旋區(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?，F(xiàn)在采用回旋區(qū)環(huán)圈面積與爐缸面積的比值n來判斷回旋區(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)長度，許多高爐工作者對風速和鼓風動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)驗式和圖表，例如1000m3級及其以下高爐有：E=86.5d2缸-313d缸+1160爐缸直徑與風速動能的關(guān)系不同容積高爐風速和鼓風動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，共四十一頁。(1)控制適宜的回旋區(qū)深度（即長度）

鼓風離開風口時做具有的速度和動能，吹著風口前焦炭，形成一疏松且金屬橢圓形的區(qū)間，焦炭在這個區(qū)間內(nèi)進行回旋運動和燃燒，這個回旋區(qū)間稱回旋區(qū)?；匦齾^(qū)的形狀和大小，反映了風口金鳳狀態(tài)，影響氣流和溫度的分布，以及爐缸的均勻活躍程度。回旋區(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)的形狀與風速或鼓風動能有關(guān)。第七頁，共四十一頁。回旋區(qū)有個適宜深度，過大或過小將造成中心或邊緣氣流發(fā)展。爐缸直徑越大，回旋區(qū)應該越深，以使煤氣流相中心擴展，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，共四十一頁。爐容相近，矮胖多風口的高爐風速或鼓風動能要相應增加。因在同一冶煉強度是，多風口的高爐每個風口進風量少，故需較小的風口直徑，以提高風速和鼓風動能

在同一冶煉條件下，高爐運行時間較長，剖面侵蝕嚴重，相應爐缸直徑擴大，為防止邊緣氣流發(fā)展，應適當提高風速和鼓風動能第九頁，共四十一頁。（2）風速、鼓風動能與冶煉條件的關(guān)系1）風速、鼓風動能與爐容的關(guān)系冶煉條件基本相同時，高爐適宜的風速、鼓風動能隨爐容擴大而相應增加。大高爐爐缸直徑較大，要是煤氣流合理分布，應提高風速或鼓風動能，適當增加回旋區(qū)長度不同容積高爐風速和鼓風動能的選擇第十頁，共四十一頁。2）風速、鼓風動能與冶煉強度的關(guān)系風口面積一定，增加風量提高冶煉強度，風速或鼓風動能相對加大，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)長度，必須相應擴大風口直徑，降低風速、鼓風動能。第十一頁，共四十一頁。3）風速、鼓風動能與原料條件關(guān)系原燃料條件好，如強度高、粉末少、渣量低、高溫冶金性能好等，都能改善爐料透氣性，允許使用較高的風速和鼓風動能，有利用高爐強化冶煉。繁殖原燃料條件差，透氣性不好，則只能維持較低的鼓風動能。第十二頁，共四十一頁。4）風速、鼓風動能與噴吹燃料的關(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，適當擴大風口面積，降低風速和鼓風動能，以維持合理的煤氣分布第十三頁，共四十一頁。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，不但不能擴大風口面積，反而需要縮小風口面積。因此，眉筆變動量大是，鼓風動能和風速的變化方向應根據(jù)實際情況決定。第十四頁，共四十一頁。（3）風速和鼓風動能計算全焦冶煉第十五頁，共四十一頁。第十六頁，共四十一頁。第十七頁，共四十一頁。第十八頁，共四十一頁。噴吹燃料鼓風動能計算第十九頁，共四十一頁。第二十頁，共四十一頁。第二十一頁，共四十一頁。第二十二頁，共四十一頁。3.1.1.1風口面積和長度的選擇調(diào)整

根據(jù)前述鼓風動能與各種冶煉條件的關(guān)系，各高爐應經(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動能，來計算風口面積，在選用相應直徑和長度的風口。計算風口面積公式為

爐缸中心堆積或爐況嚴重失常，上部調(diào)劑無效時，應縮小風口面積，或堵部分風口，以提高鼓風動能，活躍爐缸，可迅速消除爐況失常。但度風口時間不宜太長，以免產(chǎn)生爐缸局部堆積和爐墻局部結(jié)厚。

為保持合理的初始氣流分布，應盡量使用等徑的風口，大小風口混用時，力求均勻分布，特殊情況如糾正爐型或煤氣流偏行除外。

一般風口長度為420-550mm，小高爐（300m3）位為00mm左右，長風口回旋區(qū)向中心延伸，較長風口所需鼓風動能偏小，故風口直徑可偏大些、長風口適于低冶煉強度操作，有利于爐墻保護。第二十三頁，共四十一頁。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）

風口前焦炭和噴吹物的燃燒，所能達到的最高絕熱溫度，即假定風口前燃料燃燒所能放出的熱量全部用來加熱燃燒產(chǎn)物是所能達到的最高溫度，叫做風口前理論燃燒溫度，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的順利進行。理論燃燒溫度提高，渣鐵溫度相應增加；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。但理論燃燒溫度過高，會造成壓差升高，爐況不順；過低會造成渣鐵物理熱不足，嚴重時會導致風口涌渣。第二十四頁，共四十一頁。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溫度鼓風濕分鼓風富氧率噴吹燃料鼓風溫度升高，則帶路爐缸的物理熱增加，從而使T理升高，一般每100℃風溫可影響理論燃燒溫度80℃鼓風濕分提高，由于水分分解吸熱，從而使t理降低，根據(jù)+10836kg/m3粗略計算，鼓風中每增加1g/m3濕分，相當降低9℃風溫鼓風含氧量提高，N2含量相應減少，從而使t理升高，鼓風含氧量每增減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、無煙煤。沒噴吹10kg煤粉t理降低20-30℃，其中無煙煤為下限，煙煤為上限。第二十五頁，共四十一頁。3.1.3送風制度的調(diào)節(jié)1風量23風壓增加風量，綜合冶煉強度提高。在燃料比降低或燃料比維持不變的情況下，風量增加，下料速度加快，生鐵產(chǎn)量增加。料速超過正常規(guī)定應及時減少風量。當高爐出現(xiàn)懸料、崩料或低料線時，要及時減風，并一次減到所需水平。渣鐵未出凈時，減風應密切注意風口狀況，防止風口灌渣。當爐況轉(zhuǎn)順，需要加風時，不能一次到位，防止高爐順行破壞。兩次加風應有一定的時間間隔。提高風溫可大幅度地降低焦比。提高風溫能增加鼓風動能，提高爐缸溫度活躍爐缸工作，促進煤氣流初始分布合理，改善噴吹燃料的效果。風壓直接反映爐內(nèi)煤氣與料柱透氣性的適應情況。風溫高爐煉鐵是以風為本，要盡量實現(xiàn)全風量操作，并且要穩(wěn)定送風制度，以維持好合理爐型，煤氣流分布合理，爐缸活躍。第二十六頁，共四十一頁。送風制度的調(diào)節(jié)4鼓風濕度5噴吹6富氧鼓風中濕分增加lg/m3，相當于風溫降低9℃，但水分分解出的氫在爐內(nèi)參加還原反應，又放出相當于3℃風溫的熱量。加濕鼓風需要熱補償，對降低焦比不利。噴吹燃料在熱能和化學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，對高爐冶煉會帶來不利影響。提高置換比措施有提高風溫給予熱補償、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度，增加產(chǎn)量。富氧鼓風能提高風口前理論燃燒溫度，有利于提高爐缸溫度，補償噴煤引起的理論燃燒溫度的下降。第二十七頁，共四十一頁。3.1.4冶煉強度的選擇第二十八頁，共四十一頁。3.1.4冶煉強度的選擇第二十九頁，共四十一頁。3.1.4冶煉強度的選擇（1）冶煉強度與產(chǎn)量的關(guān)系

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

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

爐渣堿度不良，提高冶煉強度，爐缸溫度波動增大，為消除波動影響，要相應提高生鐵含硅量，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，原因是冶煉強度提高，爐料和渣鐵在爐內(nèi)停留時間縮短，轉(zhuǎn)入渣中硫減少，揮發(fā)硫也降低了。第三十頁，共四十一頁。3.1.4冶煉強度的選擇（4）冶煉強度與休風率的關(guān)系

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

綜上所述，提高冶煉強度是產(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。但冶煉強度太高，甚至超過了一定極限，引起煤氣流嚴重失常，導致順行破壞，則焦比會顯著升高，質(zhì)量大幅度下降，這時增產(chǎn)也收到了限制，如冶煉強度維持過低，影響產(chǎn)量太大，很不經(jīng)濟，不能采用。這就要求選擇一個合適的冶煉強度，它應滿足順行要求和最佳的綜合效益。第三十一頁，共四十一頁。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、以保證爐渣流動性良好，脫硫能力強，生鐵成分合格，爐況順行造渣的手段或方法通過調(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、流動性能（粘度），脫硫性能，排堿性，表面性能等控制造渣過程和終渣性能第三十二頁，共四十一頁。3.2造渣制度原燃料含硫低，硫負荷小于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對爐料和耐火材料的破壞作用大十倍。

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

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，硫負荷小于5kg/t時，Ls為25-30，硫負荷大于5kg/t時Ls為30-503）對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)生鐵對原燃料的要求造渣制度要求第三十三頁，共四十一頁。爐渣的性能熔化性能——熔化溫度與熔化性溫度流動性能——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)定性與化學穩(wěn)定性第三十四頁，共四十一頁。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：FeO高，一般10%~30%，熔融狀態(tài)，流動性差初渣形成的早晚、位置高低、持續(xù)時間長短、直接影響軟熔帶的位置和厚度，對高爐順行影響很大第三十五頁，共四十一頁。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：成分穩(wěn)定，F(xiàn)eO最低，一般為0.5%左右終渣成分對調(diào)整生鐵成分及控制鐵水質(zhì)量作用顯著，而且對爐缸、風口維護作用也很大特點：成分與特性都是不斷變化的如：FeO、MnO不斷減少由于還原