2023年《安全管理论文》之高风温对高炉强化冶炼的意义.docx

高风温对高炉强化冶炼的意义 1.高风温（high blast temperature）：在现代高炉中借助热风炉将鼓风风温加热到1200℃以上的操作。使用高风温操作是高炉冶炼的技术措施之一。           简史  19世纪20年代以前高炉使用冷风炼铁，燃料消耗很高，生产率低。1828年英国尼尔森（D.Neilson）建议在高炉上使用“热鼓风〞炼铁，并于1829年在苏格兰克拉依特厂首次实现来这一建议，风温虽然只有149℃，但效果惊人，每吨生铁的燃料消耗由8.06t/t降到5.16t/t。降低来30%以上，产量提高46%，而用于加热鼓风消耗的燃料只有0.4 t/t生铁。1831年该厂将风温提高到316℃，燃料消耗降到来2.25t/t，产量比用冷风炼铁时翻了一番。从此热风很快被推广，它成为高炉炼铁史上极重要的技术进步之一。170℃余年来风温水平不断提高，在日本、西欧、北欧、北美高炉的风温普遍到达1200℃，有的先进高炉的风温叨叨1350℃，前苏联的全苏平均风温到1990年已到达1150℃左右。中国重点企业的平均风温在1997年为1047℃，梅山冶金公司、包头钢铁公司高炉的风温在1100℃以上，宝山钢铁(集团)公司3号高炉的风温在1997年到达1230℃。而地方骨干企业的平均风温在1997年为971℃，虽然其中个别钢铁厂高炉的风温在1000℃以上，但总体上说中国高炉的风温水平要比工业先进国的低150～200℃。         2.高风温操作对高炉冶炼的影响         （1）风温提高，热风带入炉热量增加，风口前燃烧碳量能得到减少；         （2）高炉高度上温度发生再分布。风温提高，热风带入炉缸热量增加、同时燃烧碳量减少使煤气发生量减少，煤气往上携带的热量减少，结果，炉缸温度提高、炉身和炉顶温度降低；         （3）风温提高使燃烧碳量减少，使煤气中CO量减少，同时炉身温度降低使间接复原减少，从而使直接复原度提高。         （4）风温提高时，炉内煤气压差增加，使炉料下降条件变坏，不利于炉料顺行；         （5）风温提高，热风带入炉热量增加，风口前燃烧碳量能得到减少，使焦比能得到降低。         炼铁工序占钢铁工业能耗的主要局部，高风温是实现炼铁高炉节能的重要措施，据研究，在目前我国高炉风温范围内，每提高100℃风温，可降低焦比15~20kg/t铁，可相应提高产量3%左右。此外，高风温还是实行高炉喷吹煤粉的必要条件。随着炼铁技术的不断进步，现代高炉向大型、高效、长寿等方向开展，提高高炉热风炉风温所具有的降低炼铁焦比、提高高炉生铁产量、提高喷煤比和降低高炉生产本钱等作用越来越显著。国际上先进企业的高炉风温在1300℃以上，我国2023年重点钢铁企业的平均风温仅为1125℃，与国外先进水平尚有一定差距。         3.高风温和降低焦比的关系         3.1高风温降低焦比的原因         提高风温后降低焦比是多种因素共同作用的结果，其原因主要有以下几方面：         ① 鼓风带入的物理热增加了炉内非焦炭的热量收入，代替了一局部由焦炭燃烧所产生的热量，因而可使焦比降低。         ② 由于风温提高后焦比降低，一方面是单位生铁生成的煤气量减少，炉顶煤气温度下降，煤气带走的热损失减少，另一方面使造渣量减少，炉渣带走的热损失也减少因而可进一步降低焦比。         ③ 由于风温提高后焦比降低，使高炉产量相应增加，单位生铁热损失减少，因而有促进了焦比降低。         ④ 风温提高后，炉内高温区下移，中温区扩大，有利于间接复原的开展，利于焦比降低。         ⑤ 风温提高后，鼓风动能增大，有利于吹透中心，活泼炉缸，改善煤气能量利用，从而能降低焦比。这对大型高炉而言尤为重要。         3.2高风温降低焦比的效果         提高风温的节焦效果随风温水平的上下而异。风温水平越低，提高风温的节焦效果越好；风温水平越高，提高风温节焦的效果越差。这种规律可用以下公式说明：         E=         式中  E--提高风温后热量相对节省数（%）               a--热风带入的热量（ks/kgFe）               b--综合校正值，即不同风温时，冶炼1kg生铁各项热量消耗变化值的代数和（ks/kgFe）               Q--冶炼1kg生铁热量的总消耗（ks /kgFe）               KT--高炉热量有效利用系数         ① 高炉热量有效利用系数KT随焦比降低而升高，即风温越高，焦比越低，炉内煤气量越少，煤气利用率越高。因而，风温水平高时，E值下降。         ② 随着风温提高，焦比降低，单位生铁风量减少，使鼓风带入能量a减少。因而E值下降。         ③ 综合校正值b随着风温的提高和焦比的降低而减少，最后可能到达负值，因而可使正值下降。综合校正值b的这一特性是由于提高风温对高炉热量收支有正负两方面的影响所致。一方面，除了鼓风物理热直接代替焦炭燃烧热以外，由于焦比降低，渣量及煤气量减少，炉渣及煤气带走热量减少，同时，由于产量提高，单位生铁热损失减少，因而增加了使综合校正值b成为正值的因素。另一方面，由于热风温提高使焦炭的理论燃烧温度提高，热量集中于炉缸，这不仅使渣铁温度的升高，渣铁带走的热量增加，而且使风口区冷却水带走的热量增加，因而增加了使b值成为负值的因素。风温越高和焦比越低时，b值成为正值的作用越小，成为负值的作用越大，可能其代数和变为负值。如果负值b与a相等，那么提高风温的效果等于零。         提高风温节省的焦炭量可按下述经验公式计算：         △K=βK0△t         式中  △-提高风温降低焦比的数量，（kg/tFe）               K0-提高风温前的基准期焦比，（kg/tFe）         △t-提高的风温值（干风温度），（℃）         β-不同风温水平时对焦比的影响系数（如以下列图所示）         不同风温水平时对焦比的影响系数         干风温度（℃） 500~600 600~700 700~800 800~900 900~1000 1000~1100 1100~1200 1200~1300          β 0.086 0.070 0.059 0.050 0.044 0.040 0.037 0.034          4.高风温和喷吹燃料的关系         高风温与喷吹燃料之间是互为条件的关系。高风温依赖于喷吹，因为喷吹能降低因使用高风温而引起的风口前理论燃烧温度的提高，从而减少煤气量，利于顺行，喷出量越大，越利于更高风温的使用；喷吹燃料需要高风温，因为高风温能为喷吹燃料后风口前理论燃烧温度的降低提供热补偿，风温越高，补偿热越多，越有利于喷吹量的增大和喷吹效果的发挥，从而有利于焦比的降低。高风温和喷吹燃料的合力所产生的节焦、顺行作用更显著。喷吹燃料和提高风温后，使焦比降低，负荷加重，使煤气和矿石与有更多的时间接触，改善煤气的利用，提高产量。         5.高风温对炉况顺行的影响         在一定冶炼条件下，当风温超过某一限度后，高炉顺行被破坏，其原因如下：         ① 风温过度提高后，炉缸煤气体积因风口前理论燃烧温度的提高，炉缸温度难以提高而膨胀，煤气流速增大，从而导致炉内下部压差升高，不利顺行。         ② 炉缸SiO挥发使料柱透气性恶化。理论研究说明，当风口前燃烧温度超过1970℃时，焦炭灰分中的SiO2将大量复原为SiO,它随煤气上升，在炉腹以上温度较低部位重新凝结为细小颗粒的SiO2和SiO，并沉积于炉料的空隙之间，致使料柱透气性严重恶化，高炉不顺，易发生崩料或悬料。         6.高炉接受风温的条件         如上所述，在一定冶炼条件下，当风温过高时，不仅所产生的节焦效果将减弱，还将对炉况顺行产生不利影响。因而客观地讲，在一定的冶炼条件下，存在着一个界限风温。界限风温取决于两方面因素：其一，风温提高后能否带来焦比降低，其二，风温提高后能否破坏顺行。值得指出的是，此界限风温随冶炼条件变化而不同。据此，但凡能降低炉缸温度以及改善料柱透气性的措施，都将有利于高炉接受高风温，进而更大程度地降低焦比。具体措施如下：         ① 搞好精料。精料水平越高，炉内料柱透气性越好，炉况越顺，高炉越易接受高风温。         ② 喷吹燃料。喷吹量的提高，有利于高炉使用高风温。         ③ 加湿鼓风。加湿鼓风能因鼓风中水分分解吸热而降低炉缸燃烧温度，利于高风温的使用。通常，加湿鼓风是作为暂时没有喷吹或喷吹量太少的高炉为控制风口前理论燃烧温度的一种手段而使用的。我们不提倡此法。         ④ 精心操作。首先要找准高炉的根本操作制度，特别是要搞好上下部调剂，保持合理煤气分布，以保证炉况顺行。其次，操作中要精心调节，早动、少动，以减少炉况波动，并应尽可能采用固定风温（固定在最高水平）调节喷吹量或鼓风湿度的操作方法。         7.高风温热风炉技术         7.1技术领域         本创造涉及高炉热风炉在使用纯高炉煤气条件下获得1250℃高风温的技术。                 7.2背景技术         随着高炉生产不断开展以及节能减排的要求日益迫切，高炉对风温的使用提出了更高的要求，特别是近年来由于焦炭价格不断上涨，提高风温、提高喷煤比，降低焦炭消耗成为高炉生产追求的一大目标。