高炉强化冶炼(5)

2019-09-01 11:32

(4)用一般燃料替代部分冶金焦炭,为减少焦炉数目、节约基建投资创造了条件。

(5)采用富氧鼓风与喷吹燃料的综合喷吹技术,可以改善喷吹燃料的燃烧条件,提高燃料喷吹率,增加替代焦炭的比例,进一步降低焦比。同时富氧鼓风可以提高风口区的理论燃烧温度,又可弥补增加喷吹燃料所需的温度补偿,一般富氧1%,可提高理论燃烧温度35~45 ℃,增加喷煤率4%。

(6)采用富氧与喷吹燃料的综合喷吹技术后,因为一般喷入燃料的挥发份都壁焦炭高,而风中的氮含量又因富氧而减少,从而可以提高煤气质量,有利于还原和提高煤气的发热值。

高炉富氧鼓风及加氧方式和特点

高炉富氧鼓风是往高炉鼓风中加人工业氧(一般含氧85%~99.5%),使鼓风含氧超过大气含量,其目的是提高冶炼强度以增加高炉产量和强化喷吹燃料在风口前燃烧。鼓风含氧按下式计算:

鼓风含氧=大气中含氧+富氧率

式中,鼓风含氧的单位为%;大气中含氧一般取21%;富氧率按下式计算:

富氧率=富氧量/(风量+富氧率)

式中,富氧率的单位为%;富氧量的单位为m3/min;风量的单位为m3/min,或以吨铁所用的风量和吨铁耗的氧气量为单位计算。 常用的富氧方式有3种:

(1)将氧气厂送来的高压氧气经部分减压后,加入冷风管道,经

热风炉预热再送进高炉;

(2)低压制氧机的氧气(或低纯度氧气)送到鼓风机吸人口混合,经风机加压后送至高炉;

(3)利用氧煤枪或氧煤燃烧器,将氧气直接加人高炉风口。 第(1)种供氧方式可远距离输送,氧压高,输送管路直径可适当缩小,在放风阀前加入,易于连锁控制,休减风前先停氧,保证供氧安全,但热风炉系统一般存在一定的漏风率,特别是中小高炉漏风率较高,氧气损失较多。

第(2)种供氧方式的动力消耗最省,它可低压输至鼓风机吸人口,操作控制可全部由鼓风机系统管理,但氧气漏损较多。

第(3)种方式是较经济的用氧方法,旨在提高煤枪出口区域的局部氧浓度,改善氧煤混合,提高煤粉燃烧率,扩大喷吹量;其缺点是供氧管线要引到风口平台,安全防护控制措施较繁琐,没经过热风炉预热的氧气冷却煤粉的作用大于水冷及空气冷却效果,又存在不利于燃烧的一面。

富氧鼓风对高炉冶炼的影响

鼓风中氧的浓度增加,燃烧单位碳所需的鼓风量减少;鼓风中氮的浓度降低,也使生成的煤气量减少,煤气中CO浓度因此而增大。这些变化,对冶炼过程产生多方面的影响:

(1)由于煤气体积小,煤气对炉料下降的阻力也减少,为加大鼓风量、提高冶炼强度创造了条件。

(2)随鼓风中氧含量的提高,煤气中CO浓度增加,煤气的还原能力提高,有助于间接还原过程的发展,但因煤气量减少,在某种

程度上扩大了低于700 ℃的区域,又限制了间接还原的发展。所以富氧能否降低燃料消耗,要由实际生产结果来定,不同冶炼条件,结果也不相同。

(3)富氧鼓风改变了炉内温度场的分布,其规律与高风温相似,即风口前的理论燃烧温度升高,高温区下移,炉身温度和炉顶温度下降,其影响程度比高风温的大,严重时会造成炉身热平衡紧张,特别是炉料中配加石灰石的高炉。

(4)如富氧后冶炼强度不变,则风口回旋区要缩小而影响煤气初始分布,边缘气流将发展。好在富氧以后,冶炼强度总是会提高的,回旋区的缩小就变得不明显了。

(5)富氧后,炉顶煤气中N2减少,CO增多,煤气发热量增加。

(6)富氧鼓风对顺行产生影响。富氧鼓风使燃烧带的焦点温度提高,炉缸半径方向的温度分布不合理,以及产生SiO气体的剧烈挥发,到上部重新凝结,降低料柱透气性,从而破坏炉况顺行。所以在富氧又采用高风温时,用喷吹燃料控制理论燃烧温度是经济合理的。若无喷吹燃料装置,则应采用加湿鼓风。

富氧量的限制因素

富氧鼓风最突出的好处,就是在不增加风量、不增加鼓风机动力消耗的情况下达到大幅度提高产量的目的。但富氧到一定程度以后,由于风量大幅度降低,单位生铁带人的热量减少,减少了高炉冶炼的热量来源;同时,由于燃烧温度过高,炉缸热量过于集中,下部高温区SiO大量挥发,到上部凝结沉积,可能引起难行、悬料、结瘤等事故;另外到目前为止,氧的制备需要较高的成本,一时不

易普及。这些都是富氧鼓风技术的限制因素。

加湿鼓风及对高炉冶炼的影响

加湿鼓风曾叫过蒸汽鼓风,是往高炉鼓风中加入水蒸气以提高和稳定鼓风湿度的技术,在喷吹燃料前,是高炉强化冶炼的重要技术之一。我国著名冶金学家叶诸沛先生在20世纪50年代把高压操作(0.2 MPa)、高风温(1250 ℃)和高蒸汽(10%H2O)结合起来强化高炉冶炼,称之为三高理论。

鼓风加湿对高炉冶炼起着如下的作用:

(1)鼓风加湿可用其湿分使鼓风的湿度保持稳定,消除大气自然湿度波动对炉况顺行的不利影响。

(2)加湿可减少风口前燃烧1 kg碳所需要的风量,并减少产生的煤气量,湿度增加1%,煤气量减少0.5%,在保持?p不变的情况下就可提高冶炼强度。

(3)鼓风加湿1%,在风口前分解耗热10800 kJ/m3或13440 kJ/kg,将使理论燃烧温度和炉缸煤气的平均温度下降。在湿度较低时每1%的湿分降低t理40~45 ℃,在湿度很高(10%~20%)时,t理降低30~35 ℃,如果保持t理不变,为使用高风温创造了条件,每1%湿分可提高风温60 ℃,也可通过调湿分来控制炉缸热状态。 (4)鼓风加湿后,炉缸煤气中CO+H2的浓度增加,N2量减少,一方面使煤气的还原能力增大,还原速度加快,间接还原得到发展,有利于焦比的降低;另一方面H2的增加,使煤气的密度和黏度降低,在不增大?p的情况下,也为高炉强化创造了条件。

高炉喷吹燃料后,加湿鼓风逐渐被喷吹燃料所替代,因喷吹燃

料所起的作用比加湿鼓风更大更经济合算,大喷煤以后,不但不加湿,还要对鼓风进行脱湿以发挥喷煤的优势。但是在不喷吹煤粉的全焦冶炼的高炉上,加湿鼓风仍可作为调节炉况和强化冶炼的手段。

脱湿鼓风

脱除高炉鼓风中的湿分,使鼓风湿度降到规定的最低水平的技术就叫脱湿鼓风。鼓风脱湿后不仅可以稳定鼓风的湿分,消除大气湿度波动对高炉顺行的不利影响,而且还提高干风温度,为加大喷煤量创造了条件。如果采用风机吸入侧冷却脱湿法图6),则为高炉创造了一个“四季如冬”的生产条件,使风机在夏季增加风量13%以上,为高炉夏季高产创造了条件。

图6 宝钢1号高炉鼓风脱湿装置及工艺流程图

1-布袋式空气过滤器;2-冷却水冷却器(冷却面积13950 m2); 3-盐水冷却器(冷却面积9936 m2);4-除雾器;5-鼓风机; 6-冷水冷冻机(16.3 MJ/h,900 kW);7-盐水冷冻机(12.1 MJ/h, 870

kW);8-冷水泵(780 m3/h,100 kW);9-盐水泵(766 m3/h,100 kW);

10-排水池与排水泵


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