高爐爐況穩定順行:一般是指爐內的爐料下降與煤氣流上升均勻,爐溫穩定充沛,生鐵合格,高產低耗。
操作制度:根據高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。
高爐基本操作制度:裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造渣制度。
一、爐缸熱制度
1.爐缸熱制度的概念
高爐爐缸所應具有的溫度和熱量水平。
爐溫一般指高爐爐渣和鐵水的溫度,即“物理熱”。一般鐵水溫度為1350~1550℃,爐渣溫度比鐵水溫度高50~100℃。
生產中常用生鐵含硅量的高低來表示高爐爐溫水平,即“化學熱”。
2.爐缸熱制度的作用
直接反映爐缸的工作狀態,穩定均勻而充沛的熱制度是高爐穩定順行的基礎。
3.熱制度的選擇
◆根據生產鐵種的需要,選擇生鐵含硅量在經濟合理的水平。
冶煉煉鋼生鐵時,[Si]含量一般控制在0.3%~0.6%之間。冶煉鑄造生鐵時,按用戶要求選擇[Si]含量。且上、下兩爐[Si]含量波動應小于0.1%。
◆根據原料條件選擇生鐵含硅量。
冶煉含釩鈦鐵礦石時,允許較低的生鐵含硅量;用鐵水的[Si]+[Ti]來表示爐溫。
◆結合高爐設備情況。
如爐缸嚴重侵蝕時,以冶煉鑄造鐵為好。
◆結合技術操作水平與管理水平。
原燃料強度差、粉末多、含硫高、穩定性較差時,應維持較高的爐溫;反之在原燃料管理穩定、強度好、粉末少、含硫低的條件下,可維持較低的生鐵含硅量。
4.影響熱制度的主要因素
◆原燃料性質變化
主要包括焦炭灰分、含硫量、焦炭強度、礦石品位、還原性、粒度、含粉率、熟料率、熔劑量等的變化。
礦石品位提高1%,焦比約降低2%,產量提高3%。
燒結礦中FeO含量增加l%,焦比升高l.5%。
礦石粒度均勻有利于透氣性改善和煤氣利用率提高。
焦炭含硫增加0.1%,焦比升高l.2%~2.0%;灰分增加l%,焦比上升2%左右。
隨著高爐煤比的提高,還應充分考慮煤粉發熱量、含硫量和灰分含量的波動對熱制度的影響。
◆冶煉參數的變動
主要包括冶煉強度、風溫、濕度、富氧量、爐頂壓力、爐頂煤氣CO2含量等的變化。
調節風溫可以很快改變爐缸熱制度。
噴吹燃料會改變爐缸煤氣流分布。
風量的增減使料速發生變化,風量增加,煤氣停留時間縮短,直接還原增加,會造成爐溫向涼。
裝料制度如批重和料線等對煤氣分布、熱交換和還原反應產生直接影響。
◆設備故障及其他方面的變化
下雨等天氣變化導致入爐原燃料含水量增加、入爐料稱量誤差等。
高爐爐頂設備故障,懸料、崩料和低料線時,爐料與煤氣流分布受到破壞,大量未經預熱的爐料直接進入爐缸,爐缸熱量消耗的增加使爐缸溫度降低,爐溫向涼甚至大涼。
冷卻設備漏水,導致爐缸熱量消耗的增加使爐缸溫度降低,造成爐冷直至爐缸凍結。
二.送風制度
1.送風制度的概念
在一定的冶煉條件下,確定合適的鼓風參數和風口進風狀態。
2.適宜鼓風動能的選擇
高爐鼓風所具有的機械能叫鼓風動能。適宜鼓風動能應根據下列因素選擇:
◆原料條件
原燃料條件好,能改善爐料透氣性,利于高爐強化冶煉,允許使用較高的鼓風動能。原燃料條件差,透氣性不好,不利于高爐強化冶煉,只能維持較低的鼓風動能。
◆燃料噴吹量
高爐噴吹煤粉,爐缸煤氣體積增加,中心氣流趨于發展,需適當擴大風口面積,降低鼓風動能,以維持合理的煤氣分布。但隨著冶煉條件的變化,噴吹煤粉量增加,邊緣氣流增加。這時不但不能擴大風口面積,反而應縮小風口面積。因此,煤比變動量大時,鼓風動能的變化方向應根據具體實際情況而定。
◆風口面積和長度
在一定風量條件下,風口面積和長度對風口的進風狀態起決定性作用。
風口面積一定,增加風量,冶強提高,鼓風動能加大,促使中心氣流發展。為保持合理的氣流分布,維持適宜的回旋區長度,必須相應擴大風口面積,降低鼓風動能。
◆高爐有效容積
在一定冶煉強度下,高爐有效容積與鼓風動能的關系見表4—1。
表4—1 ?高爐有效容積與鼓風動能的關系
高爐適宜的鼓風動能隨爐容的擴大而增加。爐容相近,矮胖多風口高爐鼓風動能相應增加。
鼓風動能是否合適的直觀表象見表4—2。
表4—2 ?鼓風動能變化對有關參數的影響
3.合理的理論燃燒溫度的選擇
風口前焦炭和噴吹燃料燃燒所能達到的最高絕熱溫度,即假定風口前燃料燃燒放出的熱量全部用來加熱燃燒產物時所能達到的最高溫度,叫風口前理論燃燒溫度。
理論燃燒溫度的高低不僅決定了爐缸的熱狀態,而且決定爐缸煤氣溫度,對爐料加熱和還原以及渣鐵溫度和成分、脫硫等產生重大影響。
適宜的理論燃燒溫度,應能滿足高爐正常冶煉所需的爐缸溫度和熱量,保證渣鐵的充分加熱和還原反應的順利進行。理論燃燒溫度過高,高爐壓差升高,爐況不順。理論燃燒溫度過低,渣鐵溫度不足,爐況不順,嚴重時會導致風口灌渣,甚至爐冷事故。
理論燃燒溫度提高,渣鐵溫度相應提高,大高爐爐缸直徑大,爐缸中心溫度低,為維持其透氣性和透液性,應采用較高的理論燃燒溫度,見圖4—影響理論燃燒溫度的因素
◆鼓風溫度
鼓風溫度升高,則帶入爐缸的物理熱增加,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
由于水分分解吸熱,鼓風濕分增加,t理降低。鼓風中±1g/m3濕分,風溫干9℃。
◆鼓風富氧率
鼓風富氧率提高,N2含量降低,從而使t理升高。鼓風含氧量±l%,風溫±35~45℃
◆噴吹燃料
高爐噴吹燃料后,噴吹物的加熱、分解和裂化使t理降低。
各種燃料的分解熱不同,對t理的影響也不同。對t理影響的順序為天然氣、重油、煙煤、無煙煤,噴吹天然氣時t理降低幅度最大。每噴吹10kg煤粉t理降低20~30℃,無煙煤為下限,煙煤為上限。
4.送風制度的調節
◆風量
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,生鐵產量增加。
料速超過正常規定應及時減少風量。
當高爐出現懸料、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。
◆風溫
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。
在噴吹燃料情況下,一般不使用風溫調節爐況,而是將風溫固定在較高水平上,通過噴吹量的增減來調節爐溫。
當爐熱難行需要撤風溫時,幅度要大些,一次撤到高爐需要的水平;爐況恢復時逐漸將風溫提高到需要的水平,提高風溫速度不超過50℃/h。
在操作過程中,應保持風溫穩定,換爐前后風溫波動應小于30℃。
◆風壓
風壓直接反映爐內煤氣與料柱透氣性的適應情況。
◆鼓風濕分
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
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。
噴吹燃料具有“熱滯后性”。即噴吹燃料進入風口后,爐溫的變化要經過一段時間才能反映出來,這種爐溫變化滯后于噴吹量變化的特性稱為“熱滯后性”。熱滯后時間大約為冶煉周期的70%,熱滯后性隨爐容、冶煉強度、噴吹量等不同而不同。
用噴吹量調節爐溫時,要注意爐溫的趨勢,根據熱滯后時間,做到早調,調劑量準確。
◆富氧鼓風
富氧后能夠提高冶煉強度,增加產量。
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。
增加鼓風含氧量,有利于改善噴吹燃料的燃燒。
富氧鼓風使煤氣中N2含量減少,爐腹CO濃度相對增加,有利于間接反應進行;同時爐頂煤氣熱值提高,有利于熱風爐的燃燒,為提高風溫創造條件。
富氧鼓風只有在爐況順行的情況下才能進行。
在大噴吹情況下,高爐停止噴煤或大幅度減少煤量時,應及時減氧或停氧。
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