当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 项目/工程管理 > 高炉富氧对高炉的影响
高炉富氧的最大效果是提高产量。富氧鼓风将给炉内带来二个方面的变化,一是风口前理论燃烧温度(Tf)的升高,二是吨铁煤气量的下降。另外,增加富氧率,也有利于改善煤粉的燃烧。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)、由于煤气体积少,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)、随鼓风中含氧量的提高,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)、富氧鼓风改变了冶炼中的热平衡。从分区看,由于富氧提高了理论燃烧温度,下部高温区热交换显著改善,热量集中于炉腹以下。但由于煤气体积减少,会使中温区相对缩短,从而使低温区扩大。从总体看,由于单位生铁的鼓风量减少,热风带入的热量也会减少;但煤气量减少使顶温降低,可减少热支出;同时因富氧1%,可增产4%左右,单位生铁各部热损失也可以减少一些,所以总的热量消耗仍然是降低的。4)、富氧鼓风对顺行产生影响。因为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。高炉富氧鼓风的特点和作用[文秘家园-找范文请到文秘家园]高炉冶炼是高温物理化学反应,参与反应的主要元素是Fe-C-O。Fe来源于矿石,包括烧结矿、球团矿、块矿等。碳来源于燃料,包括焦炭及各种喷吹物。O2来源于高炉鼓风和富氧。原先矿石和燃料是由高炉上部装入的,而从高炉下部进入炉内的仅是鼓风,后来发展高炉综合鼓风技术,即从高炉下部进入炉内的不仅有鼓风,还有富氧及各种可燃的碳氢化合物,甚至还有含铁、含CaO的粉状物质。富氧的目的原先主要为提高风中含氧,强化高炉冶炼,后来由于喷吹燃料技术发展,高炉喷吹的天然气、重油或煤粉量过大时,导致高炉理论燃烧温度过度下降,使高炉过程困难,同时也难于继续提高喷煤量。而高炉富氧之后,可以相应提高理论燃烧温度,提高反映区的氧化气氛,形成富氧喷吹技术,特别是富氧喷煤技术,更适合国内的实际。现在国内高炉喷煤量已普遍达到100kg/t,而宝山高炉达到200kg/t的国际水平,还有一大批高炉煤比超过了150kg/t,从高炉喷吹煤粉的实践可知道,在无富氧的条件下,煤比一般能达到100kg/t,个别可达到120kg/t,若想达到更高的水平必须配备富氧,否则将导致高炉喷煤置换比降低。目前国内高炉富氧一般在1—3%的水平,个别可能高些。国外有的国家电力充足,富氧可达到10%,甚至更高。敬业高炉这次富氧仍然是用炼钢余氧,但更大的目的在强化高炉冶炼,多出铁,当然也应相应提高煤比,所以一旦富氧,立即达到较高水平,富氧率达到2-3%,没有多余的实践时间,更要求预先能掌握较多的富氧喷煤知识。一、氧气的特点和制备方法氧气是自然界一种普通重要的物质元素,存在于大气中,存在于水中,存在于地壳的各种氧化物中,是人类生存的必备条件,也是自然界变化的必备条件。氧气和自然界的其他物质一样,有三种存在状态,一般为气态。在温度高于-183℃其为气态,无色透明,比重为1.429g/cm3。温度在-183℃—-219℃之间其为兰色的液体,当温度低于-219℃时,其为淡兰色的固体。就像水蒸气、水和冰一样。氧元素在元素周期表中处在第二周期,第Ⅵ族。原子序号为8,原子量为16,其原子核有8个质子和8个中子,核外有8个电子绕核旋转,电子层为2层,第一层有2个电子(饱和时为2个)第二层为6个电子(饱和时为8电子)因此极需从别处拉过2个电子,使外层电子饱和、稳定。在一定的条件下,极易和其他物质产生化合反应,生成相应的氧化物,CO、CO2、H2O、……。其中应特别注意的是CO和CO2。任何氧化物或其他化合物的分子,随温度升高,原子间的结合力变弱,即容易将其原子分开。唯CO和CO2完全相反,随温度升高,其原子结合更牢固。因此不论焦炭也好,煤粉也好,虽然其燃烧是放热反应,随环境温度升高,其反应越激烈,这就是在高炉喷吹煤粉和其他碳氢化合物时,要求提高风温的原因。正常状态下,高炉的燃烧反应是在大气中的氧和燃料中的碳之间发生的,大气中参与反应的O2仅占21%,其余79%是N2和其他少量元素,实际不参与化学反应,只有温度的变化,因此高炉内的实际燃烧反应化学式应为:2C+O2+79N2/21=2CO+79N2/21+2340千卡/千克碳如果鼓风中O2由21%升高到25%,其燃烧反应式为:02C+O2+79N2/21=2CO+79N2/21V物=129.07升12C+O2+78N2/22=2CO+78N2/21V物=124.22升22C+O2+77N2/23=2CO+77N2/21V物=119.79升32C+O2+76N2/24=2CO+76N2/21V物=115.73升42C+O2+75N2/25=2CO+75N2/25V物=112.00升式中可见,当鼓风中的氧由21%上升到25%时,虽然燃烧同样的碳,产生同样的热量,但燃烧产物的体积下降了13.23%,这样就便于高炉强化。初期用氧就是为高炉强化冶炼的。富氧率提高之后,燃烧产物减少,带到上部去的热量也少了,高炉热量集中在下部区域,产生下热上凉现象。而高炉喷煤多,理论燃烧温度下降多,高炉产生下凉上热现象,如果两者适当配合,使高炉内的温度分布趋于均匀,有利于整个高炉冶炼过程的进行。氧气制备在实验室用含氧化合物分解制备。工业上一般采用分馏法制备,由于当初冶金工厂的氧主要为炼钢转炉准备的,转炉要求氧纯度达到99.5%以上,而高炉用氧对纯度要求不严。制备高纯度的氧能耗大,合理的方案应该单为高炉配备制氧机,现在国内已有个别厂用变压吸附的方式为高炉配备了制氧机。天津铁厂用液氧压缩技术,为高炉配备了一台15000m3/h制氧机,由于其出塔压力即可达到0.6mpa,可直送高炉,不采用加压再减压的流程,氧的成本较低,仅0.32元/m3(正常的0.48元/m3)已正常使用六年多了,敬业高炉使用的仍然是炼钢余氧,但由于氧气供应能力大,高炉可以使用较多的氧气来提高产量,增加煤比。二、富氧对高炉冶炼过程影响高炉鼓风含O2提高之后,能加速高炉风口前的燃烧过程,提高理论燃烧温度,强化高炉冶炼,增加高炉煤比,但其和高炉提高风温不同,它不能带入附加的热量,其影响如下:1、提高高炉冶炼强度由于鼓风含O2提高之后,高炉燃烧焦炭和煤粉的能力提高,也就是提高了高炉的冶炼强度,由于鼓风和富氧含纯氧不同,富氧率提高1%,能提高冶炼强度4.76%,也就是说高炉产量按理论计算应提高4.76%。2、高炉富氧有利于炉况顺行高炉富氧后,由于燃烧同样的碳,其燃烧产物量下降,在一定的条件下相当于高炉减风,炉内煤气上升阻力减少,有利于高炉顺行,如果保持原有的煤气量,则相当于高炉加风。对高炉焦比的影响高炉富氧对高炉综合焦比影响有好有坏,一般变化不大,但由于富氧后,煤比大大提高,可促使焦比降低。4、高炉富氧之后,能提高高炉煤气的热值富氧后,由于煤气中N2量减少,有效的CO、H2相对增加,能提高煤气的热值,鞍钢统计富氧1%,高炉煤气的热值提高3.4%,热风炉反应好烧炉。5、高炉富氧更有利于冶炼能耗高的铁种对于综合焦比很高铸造铁、硅铁等耗热量大的铁种,不仅能大大降低其燃耗,还能提高其产量。敬业高炉富氧是在氧气富余的条件下进行,预计8月15日第三台制氧投产,9月1日高炉必须应用富氧来大幅度提高生铁产量,满足炼钢生产。将增煤比放在第二位,适当增煤,使风口理论燃烧温度维持合理水平,保高炉顺行。三、高炉富氧供氧方法和安全用氧目前高炉富氧供氧方式分为三种,第一种机前供氧,即将氧气送入鼓风机吸风口和鼓风一起加压,经送风系统进入高炉风口内,国外有使用此种办法的,国内没有,第二种方式,机后供氧,即在鼓风从风机主管出来之后,在放风阀前某处,将氧气加入和冷风混合经加热送入炉内,这是国内大多数厂家使用的办法,第三种实际也是机后供氧,在炉台通过氧煤枪和煤粉混合,直送风口前,目的是提高局部区域氧浓度,使煤粉更完全燃烧,鞍钢作高煤比试验时用过,攀钢用过,包钢试验时也用过。天津铁厂5#高炉有一套比较完整的氧煤枪供氧装置,由于安全原因,未敢使用,在2003年该高炉改造性大修已拆除。现在有的厂家应用的氧煤枪介质实际是压缩空气,因为从理论研究和实验室试验并不能证明这种方法,局部区域含O2升高,只要氧和空气混合,立即能达到均匀混合的程度,而且是在极短的时间内完成。敬业高炉富氧采用机后供氧的方法。从氧气厂来氧压力为1.6mpa,经两次减压进入冷风管道,高炉工长只要控制氧气压力调节阀即可达到所需的供氧量比较方便。高炉应用富氧冶炼一定要保证安全生产,国内高炉在应用富氧时造成过燃爆,导致人员伤亡,还有的厂在初次应用富氧时,由于氧气流量表不准,使实际供氧大大增加,而大量的烧坏高炉风口,它不是渣铁烧坏的,而是高温的气体将其熔蚀、烧坏的。应用氧气发生安全事故的原因,一者氧气本身就是强氧化剂,易燃易爆。二者使用不当,特别是送氧初期开启最后一道阀门,瞬间氧气流速极高,若管道内有残存的尘粒,铁锈片等杂物,也随氧气在管道内高速流动和管壁摩擦,产生火花,使氧气和金属铁迅速反应生成FeO,温度高,其为液体状态在管道内流动,使管壁变薄而爆裂,再引燃其他物质。因此,为防止事故氧气管道阀门必须干净,经过强度和严密性试验,脱脂和严格吹扫,不使管内有残留杂物。再者在开启氧气阀门前在管道内充N2,能减少阀门前后的压差,N2也能熄灭火源,等氧气阀门全开,氧气接通后关闭充N2阀门。用氧虽然危险,只要按操作规程正确使用,还是可以安全应用富氧和富氧喷吹煤粉技术的。氧量调整一般高炉是逐步提高的,敬业高炉用氧也需遵循此原则,但由于生产任务要求,进行速度应快些,使大高炉供氧量尽快达到2500m3/h(富氧率2.32%),尽量多增产,满足炼钢要求为企业完成全年生产任务作贡献。高炉使用氧气安全注意事项1、首先供氧设备保证合乎要求,系统用四氯化碳清洗并用N2或干燥压缩空气吹扫,经过严密性和强度试验合格。2、正确使用,即按技术规程用氧,特别是初次送氧有关领导应亲自指挥,开启阀门顺序正确,先通N2隋化。3、用氧高炉及其周围环境干净,不能有油污及其他易燃品、劳保品、工具亦要无油污,注意防止静电。4、快速切断阀能在非常状态下,迅速关闭,切断氧源。在支系统中,10号阀(小高炉为21号阀)在氧气压力0.5mpa或0.9mpa,即自动关闭,也可根据管网实际情况作调整。另外,当高炉冷风压力0.13mpa(小高炉0.08mpa)快速切断阀10号(21号)也自动关闭。在总系统中来氧压力为1.6mpa,当其降低到1.0mpa,说明供氧系统故障,立即关闭5号阀,支系统关闭10号(21号)阀,充N2,隋化、保压,迅速联系,查明原因,决定如何继续处理。5、高炉确定操作氧气阀门负责人,未经负责人指派,其他人员不可操纵氧气有关阀门,防止发生意外。
本文标题:高炉富氧对高炉的影响
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