《太系统啦!王筱留教授谈：高炉炉况失常的分析与处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太系统啦!王筱留教授谈：高炉炉况失常的分析与处理（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、太系统啦！王筱留教授谈：高炉炉况失常的分析与处理高炉炉况失常的分析与处理高炉炼铁工作者在自己工 作高炉的冶炼条件下（原燃料性能和供应水平；设备技术装 备和检测手段；炼铁后续工序的生产状况及对铁水的需求 等），应用自身的技能使高炉稳定顺行是对自己的起码要求， 也是高炉工作者的责任，在当今的形势下，只有高炉顺行才 能实现低碳，低成本，高效益的生产。由于高炉炼铁的复杂 性和“黑箱”效应，更因为冶炼条件的变化，特别是原燃料 质量的变化，设备事故的出现，以及后续工序事故造成铁水 供应失衡，以及操作者本事的失误等造成炉况波动继而失 常，处理不及时或不当又转为事故。因此正常和失常是高炉 炼铁操作者日常处理炉
2、况的重要工作，这样正确识别“正常” 与“失常”就显得十分重要。培训班要求讨论“如何分析处 理失常情况及事故处理”。本人认为由张寿荣院士组织编写 并己出版的“高炉失常与事故处理”一书己出版，该书广泛 收集国内高炉事故案例，并认真剖析，为我们提供了宝贵的 知识，作为书生和教书匠极力推荐此书，如能认真学习将受 益，因此本人己无理由再来谈论这一命题，这里只是应组织 者的要求，做一个发言。作为讨论，首先说明炉况正常顺行 的特征。应该指出，顺行的特征是随着冶炼条件，炉子大小， 操作者的技术水平等，而有变化的，但基本特征是保留的。 在说明这点以后，再说一点本人认为当前高炉出现的炉缸不 活跃堆积和炉缸寿命的问
3、题。正常炉况征兆规程：20 世纪 50 年代，中国高炉炼铁刚刚有所恢复，原燃料条件差：土焦， 小焦炉炼的机焦强度差，反应性高，生矿，酸性烧结矿具是 热矿，粉末很多，炉子小且装备落后，称量车，双钟上料； （鞍钢，本钢还有料罐上料）操作人员技术水平不高，判断 炉况缺少依据。1955 年 9 月全国高炉生产技术会议制定全 国高炉技术操作基本规程帮助操作人员掌握高炉生产技 术，其中有12 条正常炉况的征兆：1.铁水热度良好，并且稳 定。2渣水热量充足，流过渣沟时不留下厚毂；上渣不带 铁；从两个渣口流出的炉渔品质相近。3风口明亮，但在 冶炼制钢铁时并不耀目，圆周工作均匀，风口前无生料，不 挂澄，焦块活跃
4、，鼓风达到炉心。4热风压力曲线呈微微 的波动，其波动范围不超过全风量时正常风压的 7，且无 锯齿形状。5风量曲线是一条宽度不变的直线，无摆动尖 峰。6各上升管炉顶煤气温度曲线为3050C的一条宽带， 曲线呈波浪形，温度高低之间的差别在50100C的范围内， 且各点互相交织。 7炉顶煤气压力曲线是跃动的宽线，大 钟下降时曲线下降，并随即回升到正常位置，没有煤气压力 猛然上升的尖峰。 8料尺曲线上的倾斜角比较固定。下料 均匀，没有陷落、停滞和时快时慢等现象。两根料尺下降深 度一致，没有过满和低料线。9炉喉护板1m以内按标准方法安装的高温计所指示的边缘煤气温度约700800C, 4条 曲线间相互间的
5、差别不超过80C,或者分别成线，或者相 互重叠。10煤气气流分布合理,煤气曲线正常。11煤气 自动分析器上边缘4点CO2含量相近。12除尘器煤气灰 量无大波动。 1.1 煤气流分布合理煤气流从炉缸燃烧带产生 向上运动到达炉顶经历三次分配,如果三次分配合理,总的 煤气流分布就合理。初始分配：与炉缸内燃烧带大小和燃烧 带周边特别是燃烧带与死料柱之间的焦粉层的透气性和透 液性有关,保证有足够的煤气流向中心。二次分配：软熔带 有足够的焦窗使煤气顺利分配和通过,因为在软熔带内煤气 通过的阻力是矿石软溶层最大,软熔层与焦炭的透气性比例 是1： 52,要保证软熔带煤气稳定地分配，要保证获得倒“V” 型软溶带
6、，因为“W”型对中心气流干扰大而不稳定。三次 分配：为块状带,它的决定性因素是炉喉布料,炉喉径向和 圆周上O/C比的布置情况，O/C大的区域煤气流阻力大O/C 小的区域相反，煤气流阻力小，阻力大小决定了煤气流 的分配。煤气初始分配：燃烧带生产中运用鼓风参数，风口 参数的改变通过风速、鼓风动能，控制好燃烧带大小，最佳 燃烧带大小控制在燃烧带环圈面积与炉钢截面积 50（大高 炉）到 60（中小高炉）。同时燃烧带周边和上方的焦炭层 透气性（孔隙度）也决定着煤气的分配。这要求焦炭的质量 保证CRI, CSR。煤气二次分配：软熔带煤气二次分配要有 好的软熔带形状与位置。以及软熔带以上料柱好的透气性， 从
7、煤气流分配上来说应以倒V型和较平坦的软熔带为好。煤 气三次分配：块状带煤气的三次分配是炉料的粒度组成和装 料制度控制。在精料中要求烧结矿50m m的10%,V5m m的3%来防止粒度偏析，而无料钟炉顶布料将合理的料批 通过布料矩阵分布在炉喉。通过十字测温的温度曲线或煤气 中 CO2 测量的煤气曲线来判断煤气分布的合理性。炉顶煤气 温度分布曲线通过红外成像仪或激光仪可以直观地观察到 布料后料面形状及电脑处理后的煤气流分布。宝钢高炉的两 个图显示了煤气流分布取得的业绩。煤气流分布合理的征 象：炉喉，炉身各层径向，圆周向温度分布。炉顶温度。 炉顶压力。料尺，料速。透气性指数，压差，静压力。 炉顶煤气
8、利用程度 CO2/(CO+CO2) 1.2 炉缸热状态正常它 是正常炉况的重要内容，炉缸热状态是高炉冶炼过程进行到 最后的集中表现，有人认为它是上下部操作制度和造渣制度 最终形成的结果。因此上、下部操作制度和造渣制度的任何 一方面失常将导致，炉缸热状态的波动，发展为失常，严重 时出现堆积，处理不当进而发展为炉缸冻结。在上升煤气流 与炉料分布(O/C比分布)相适应的合理分布情况下，煤气 与炉料在逆流运动中相互接触良好，传热与传质都达到优 化，也就是上升煤气的热能、化学能利用良好，从而矿石及 焦炭以及形成的渣铁加热良好，矿石被间接还原达到或接近 热力学上平衡的状态，这时炉身工作效率 96以上，而
9、ri 达到 60。由于进入炉缸的物料还原及加热很好，在炉缸内 直接还原量少，FeO只有极少量，Si, Mn, P还原和脱S, 有Si, Mn元素的耦合反应减少了 C素和还原热量消耗。炉 缸具有与冶炼生铁品种相对应的良好热状态。另一方面，鼓 入炉缸的鼓风参数稳定。在风口前形成大小合适的燃烧带， 形成的高温煤气的温度满足冶炼的要求而且稳定，其在炉缸 的初始分布合理，为良好的炉缸热状态打下基础。炉缸热状 态正常的征象：常规观察：风口工作均匀明亮，但不白炽 刺眼。风口活跃，无升降，更无挂渣，涌渣迹象。喷吹 均匀无脉冲，无粘结。铁水温度适宜14901500 C（大高 炉），148510C（中小高炉）Si
10、0.3-0.6%； S0.03 0.01，相邻铁次的温度和成分基本相同或接近；出铁速度 稳定6 8t/min （大高炉）5-6t/min（中小高炉），而且出铁量 与下料批数估算量相近。炉渣温度适宜一般比铁水温度高 50C不超过100C ；炉渣流动性好，粘度合适，碱度稳 定。数模显示：风速和鼓风动能在合适的范围。燃烧带 大小在合适范围：n =0.5 （大高炉），n =0.6-0.65 （中小高炉）。1 一燃烧带长度，d炉缸直径t理合适。t理=2150 50C，tc焦炭进入燃烧带温度，tc = 0.75 t理。贮有一定数量的高温热量Q630kJ/kg生铁。2 炉况失常的征兆和演变过程 2.1 失常
11、现象失常的：煤气流 分布失常，主要表现象边缘过分发展，边缘过重，煤气分布 紊乱，管道行程。具体：造渣制度失常碱度波动，软熔带形 状，位置变化，炉渣流动性变化。表现：热状态，特别是炉 缸热状态失常。t理波动，tc波动，热贮量不足。上述相互 影响，相互千扰，形成复杂的失常发展成事故。 2.2 失常的 演变过程 1由于原燃料质量变化，引起炉喉炉料分布变化， 上部块状带的料柱空隙度小?P/H上升。煤气流分布因局部地 区?P/H的变化随之变化出现紊乱，当某一部位f料与?P/H 的关系失常，？P/H纣料。炉料出现难行，停滞，处理不当 不是管道就是悬料。上部失常必然影响下部行程，上部预热 和还原差的炉料或因
12、崩塌或因坐料落入下部加剧了下部热 消耗支出，炉缸热状态变坏，首先表现tc下降。炉子滴落 带炉渣滞留率增加（渣凉，粘度增大）。煤气分布变化，边 缘发展，中心不开，煤气初始分布混乱，加重上部，煤气流 分布失常。 2由于鼓风参数变化（风温、富氧、湿度、喷 煤等），风口装置（进风、漏水等）造成风口前燃烧带的热 量收入发生变化；由于焦炭热强度变差使燃烧带周边透气性 透液性变差影响煤气初始分布；由于渣皮脱落，升降，炉渣 下滴过快未充分加热和还原，增加炉缸热支出。其结果不是 煤气流初始分布失常，经常是边缘过分发展，中心打不开， 就是炉子向凉，调控不及时就是发展为风口灌渣，炉缸堆积， 甚至炉缸冻结。 3上料，
13、变料错误引起炉渣成分发生大的 变化，炉渣的化学和物料性能变差，引起软熔带位置和形状 的变化，这种变化一是煤气流二次分配不合理，产生紊乱； 另一是炉渣在滴落带、滞留率增加煤气通过阻力大幅度上 升，煤气流流向边缘，造成边缘气流过大；三是炉缸中炉猹 难熔性变大后，其流动性温度升高，影响炉缸活跃产生堆积。 从上述三方面看，它们相互影响相互干扰，而且逐渐进入恶 性循环，后果就是，上部频繁崩塌料，管道，悬料，下部则 炉凉引起灌渣，风口烧坏，炉缸堆积。严重时，上部发展为 恶性管道顽固悬料，下部有炉凉发展为炉缸堆积甚至炉缸冻 结，给生产带来很大损失。 3造成失常的主要原因 3.1在上 述炉况失常演变过程中，已
14、涉及一些造成炉况失常的原因， 现归纳如下：3.1.1 原燃料质量变化1焦炭性能变差及在炉 内劣化是造成失常的主要原因之一。2焦炭在高炉内的骨 架作用是没有任何其他原燃料所能替代的，特别是软熔带及 滴落带内的骨架作用，正因为如此，对炉容大小不同的高炉 有着相对应的要求，主要是M40, MIO, CRI和CSR四个指 标，焦炭在高炉内的劣化是有以下几个因素造成的：d热 应力破坏：焦炭导热性差，焦炭块表面和中心温差小则 100-150C，大到250 C造成的热应力大于焦炭强度，焦 炭沿出炉时的500“的裂隙破碎产生粉末；b.碳素溶解 损失反应C O2+C 2CO降低焦炭强度，使焦炭成蜂窝状, 经摩擦
15、成粉末，而炉料中的K2O, Zn, ZnO,还原出来的新 生态 FeO，Fe 都是溶损反应的催化剂，这是焦炭劣化的主要 原因；c铁水和炉渣的溶蚀，碳不饱和的金属铁与焦炭接 触溶解碳（渗铁），含 FeO，MnO，P2O5 等炉渣与焦炭中碳 的还原反应均造成对焦炭的溶蚀而降低焦炭的强度O d 摩 擦粉碎，下降过程中不同运动速度的焦炭块与焦炭块和烧结 矿，球团矿或天然块矿之间的摩擦，焦炭块与炉墙的摩擦， 特别是炉缸燃烧带内高炉转动的焦炭与相对静止的死料柱 的焦炭之间的摩擦使焦炭破碎形成大量的5mm的碎焦粉存 在于燃烧带周边M40是显示焦炭抗碎强度，M10是显示 焦炭耐磨强度， CRI 是焦炭与 CO
16、2 反应难易程度的指标， CRI 数值越大，焦炭在炉内与 CO2 反应能力越大，焦炭溶损 率越高。 CSR 是反映焦炭高温强度的指标，它的数值越高说 明焦炭高温下强度越好，产生粉末的量就越少。这些性能集 中反映了焦炭在炉内空隙率的变化 c,炉况失常多数是焦炭 质量变差造成入炉后 c变小?P/H变大（?P/H与 c3次方 成反比），不同容积高炉对这四个指标的要求略有差别见表 1。只要焦炭这四个指标中有 12 项变差，就会造成炉况失 常（见案例分析）。3.1.2含Fe炉料质量变化含Fe炉料质量变差使造成炉况波动 的另一个重要原因，特别是烧结矿质量波动造成炉况波动是 最常见的案例。烧结矿质量波动主要表现在：化学成分波动， 粒度组成波动，以冶金工艺性能波动。（1）化学成分波动表 现在 TFe 波动超过 1；FeO 波动超过 1；烧结矿碱度波 动超过 0.1。前两者波动造成还原剂消耗变化，更重要的 是还原消
