炉料运动-精选课件.ppt
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- 炉料 运动 精选 课件
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1、 炉料下降炉料下降4.3.1.1 炉料下降的原因炉料下降的原因焦炭的不断燃烧和消耗,炉料的熔化和谊、铁的排出,直接还原和渗碳引起的碳素溶焦炭的不断燃烧和消耗,炉料的熔化和谊、铁的排出,直接还原和渗碳引起的碳素溶解损失,炉料下降过程中小块充填于大块之间引起的体积收缩,粉料被吹出引起的炉解损失,炉料下降过程中小块充填于大块之间引起的体积收缩,粉料被吹出引起的炉尘损失等等,都是引起炉料下降的因素。但基本因素有两个,既燃料燃烧和渣、铁排尘损失等等,都是引起炉料下降的因素。但基本因素有两个,既燃料燃烧和渣、铁排放。燃烧起着决定性的作用放。燃烧起着决定性的作用4.3.1.2 炉料下降的力学分析炉料下降的力
2、学分析上述原因仅为下料提供了必要条件,但炉料能否顺利下降,还取决于如下的力学关系。上述原因仅为下料提供了必要条件,但炉料能否顺利下降,还取决于如下的力学关系。炉料下降炉料下降 显然只有显然只有p0,即料柱本身重力在克服诸阻力作用后为正值,炉料才能顺利下,即料柱本身重力在克服诸阻力作用后为正值,炉料才能顺利下降。若降。若p 0,则料杆不能顺利下降,即产生难行或悬料。,则料杆不能顺利下降,即产生难行或悬料。在高炉炉型、原料条件和冶炼强度一定的情况下,在高炉炉型、原料条件和冶炼强度一定的情况下,p料料、p摩摩变化不大。渣、铁对料变化不大。渣、铁对料柱的浮力柱的浮力p液液的大小取决于排开同体积液体的重
3、量,同时与液体对料柱的作用面积有关,的大小取决于排开同体积液体的重量,同时与液体对料柱的作用面积有关,因此变化也不大。因此变化也不大。p气气是由于高压、高速的煤气流强行通过下降而产生压力损失,其值的是由于高压、高速的煤气流强行通过下降而产生压力损失,其值的大小可近似用煤气通过料柱的总压表大小可近似用煤气通过料柱的总压表(静压差静压差)p来表示。降低来表示。降低p则则p气气减小,有利炉减小,有利炉料顺行下降。影响料顺行下降。影响p的因素很复杂,因而的因素很复杂,因而p气气是是个多变的因素,它必然对个多变的因素,它必然对p值产生较值产生较大的影响。大的影响。因此,改善炉料下降的条件主要靠降低因此,
4、改善炉料下降的条件主要靠降低p。4.3.2.1 料柱压差料柱压差p的表达式的表达式煤气通过料柱煤气通过料柱(自炉缸风口水平至炉喉料线水平自炉缸风口水平至炉喉料线水平)的压力损失,通常采用高的压力损失,通常采用高炉料柱内煤气的全压差炉料柱内煤气的全压差p来表示。来表示。由于炉缸和炉喉煤气的平均压力不便经常测定,实际生产中用热风压力和炉顶煤气压由于炉缸和炉喉煤气的平均压力不便经常测定,实际生产中用热风压力和炉顶煤气压力来代替。力来代替。许多研究成果表明影响许多研究成果表明影响p的因素可概括为如下之通式。的因素可概括为如下之通式。4.3.2.2 影响影响p的因素及降低的因素及降低p方向方向公式公式(
5、4-13)是在洗涤塔式的散料固定床中实验得到的,没有考虑到炉料运动和物理是在洗涤塔式的散料固定床中实验得到的,没有考虑到炉料运动和物理化学变化以及热工等因素的影响,不能用于实际高炉的定量计算,但可用来定性地化学变化以及热工等因素的影响,不能用于实际高炉的定量计算,但可用来定性地分析各种因素对高炉煤气压力损失分析各种因素对高炉煤气压力损失p的影响。的影响。由公式由公式(4-13)可见,在一定料层高度、温度、压力情况下,可见,在一定料层高度、温度、压力情况下,p主要决定于气流速度主要决定于气流速度和料层通道的当量直径,实质也就是料柱的透气性。降低煤气流速,改善料柱透气性和料层通道的当量直径,实质也
6、就是料柱的透气性。降低煤气流速,改善料柱透气性,提高料层通道当量直径,是降低高炉料柱压差,改善炉料顺行的主要途径。,提高料层通道当量直径,是降低高炉料柱压差,改善炉料顺行的主要途径。4.3.3.1 透气性的表示透气性的表示目前高炉普遍采用透气性指数(目前高炉普遍采用透气性指数()来表示高炉料柱的透气性好坏或透气状态。)来表示高炉料柱的透气性好坏或透气状态。透气性指数把风量和全压差联系起来,能更好的反映出风量必须与料柱透气性相透气性指数把风量和全压差联系起来,能更好的反映出风量必须与料柱透气性相适应的规律。它的物理意义是,单位压差所允许通过的风量。实践表明,在一定适应的规律。它的物理意义是,单位
7、压差所允许通过的风量。实践表明,在一定的条件下,透气性指数有一个适宜的波动范围。超出这个范围,说明风量和透气的条件下,透气性指数有一个适宜的波动范围。超出这个范围,说明风量和透气性不相适应,应及时调整,否则将引起炉况不顺。性不相适应,应及时调整,否则将引起炉况不顺。显然,增加料柱孔隙率和煤气通道当量直径显然,增加料柱孔隙率和煤气通道当量直径de,可以降低,可以降低p,改善料柱透气,改善料柱透气性。但高炉料柱部位不同,料柱状态及其影响因素亦各异。因此应按高炉不同性。但高炉料柱部位不同,料柱状态及其影响因素亦各异。因此应按高炉不同部位来讨论改善料柱透气性问题。部位来讨论改善料柱透气性问题。4.3.
8、3.2 改善块状带透气性改善块状带透气性 在块料带,即矿石未发生软熔的块料区,首先应提高焦炭和矿石的强度,减少入炉在块料带,即矿石未发生软熔的块料区,首先应提高焦炭和矿石的强度,减少入炉料的粉末。特别是要提高矿石的热态强度增强其在高炉还原状态下抵抗摩擦、挤压料的粉末。特别是要提高矿石的热态强度增强其在高炉还原状态下抵抗摩擦、挤压、膨胀、热裂的能力,减少或避免在炉内产生粉末,这样可改善料层透气性,降低、膨胀、热裂的能力,减少或避免在炉内产生粉末,这样可改善料层透气性,降低p 其次大力改善炉科粒度组成。其次大力改善炉科粒度组成。一般说来,增大原料粒度对改善料层透气性,降低一般说来,增大原料粒度对改
9、善料层透气性,降低p夕有利。但当料块直径超过夕有利。但当料块直径超过 一定数值范围一定数值范围(d25mm)后,相对阻力基本不降低后,相对阻力基本不降低;而粒度小于;而粒度小于6mm则相对阻力显著升高。这表明适宜于高炉冶炼的矿石粒度范围为则相对阻力显著升高。这表明适宜于高炉冶炼的矿石粒度范围为625mm。对于。对于5mm以下的粉末,危害极大,务必筛除。以下的粉末,危害极大,务必筛除。在原料适宜粒度范围内,应使粒度均匀化,来改善料柱透气性。对于粒度均一的散在原料适宜粒度范围内,应使粒度均匀化,来改善料柱透气性。对于粒度均一的散料,孔隙率与原料粒度无关,一般可达料,孔隙率与原料粒度无关,一般可达0
10、.5左右。但在实际生产中,炉料的孔隙率将随左右。但在实际生产中,炉料的孔隙率将随大、小块粒度比的不同而变化。大、小块粒度比的不同而变化。从图从图4-6不难看出,炉料粒度相差越大,空隙率不难看出,炉料粒度相差越大,空隙率越小。因此,为了改善料柱透气性越小。因此,为了改善料柱透气性,应缩小同一级粒度范围内的粒度差提高粒度的均匀性,使,应缩小同一级粒度范围内的粒度差提高粒度的均匀性,使p减小。减小。综合高炉气体动力学和还原动力学两方面的需要,控制原料粒度的趋势是向小、均综合高炉气体动力学和还原动力学两方面的需要,控制原料粒度的趋势是向小、均的方向发展。的方向发展。4.3.3.3 改善软熔带透气性改善
11、软熔带透气性 在高炉软熔带及其以下的区域(包括滴落带),煤气的压力损失,要比上部块料带大得多。在这个区域,矿石、熔剂逐渐软化、熔融、造渣,变成液态的渣、铁,而只有焦炭保持着固体状态。熔融而粘稠的初渣或中渣充填于焦块之间并向下洒落,大大增加了料柱的阻力。在软熔带、滴落带及炉缸内,主要依靠焦块间的空隙透液、透气。因此,提高焦炭高温强度,改善其粒度组成对改善这个区域的料柱透气(透液)性具有重要意义。焦炭粒度也要坚持均匀的原则,如根据不同高炉的情况,呵将焦炭分为40一60mm、2540mm、1525mm三级,分别分炉使用。过去焦炭的入炉粒度般都在40mm以上近年来也向缩小的趋势(接近矿石粒度上限)发展
12、。焦炭高温强度与其反应性(即进行气化反应的能力)有关。反应性好的焦炭,其中部分碳素过早气化,产生溶解损失,使焦炭结构疏松、易碎,从而降低其高温强度。因此应抑制焦炭反应性以推迟其气化反应的进行。改善造渣是改善软熔带、滴落带透气性,降低p的另一个重要方面。通过提高入炉矿品位,减少渣量,以降低透气性差的软熔层厚度同时相对增加f气流在这个区域的可通截面(或de)。其次要提高矿石的高温冶金性质,如提高软化温度缩小软化区间,这样一方面可降低软熔带位置,另方面可减少软熔层宽度(即使软熔带变窄),从而减小了对煤气的阻力。改善初渣性质,降低其敌度,增强其稳定性使其顺利洒落从而可大大改善高炉下部料柱的透气(液)性
13、。改善软熔带状况,获得适宜的软熔带位置、结构和形状,是改善高炉料柱透改善软熔带状况,获得适宜的软熔带位置、结构和形状,是改善高炉料柱透气性的关键环节。高炉解剖调查研究结果表明,从软化到熔滴这个温度区间、按气性的关键环节。高炉解剖调查研究结果表明,从软化到熔滴这个温度区间、按等温线分布,形成同焦炭夹层相间布置的若等温线分布,形成同焦炭夹层相间布置的若1;软熔层。这些软熔层和焦炭夹层;软熔层。这些软熔层和焦炭夹层按等温线规律共同组成了一个完整的软熔带按等温线规律共同组成了一个完整的软熔带(见图见图47)。在软镕带以下,只有焦。在软镕带以下,只有焦炭保持着固体状;软熔带中,仍然明显地保持着按装料顺序
14、形成的焦矿分层状态炭保持着固体状;软熔带中,仍然明显地保持着按装料顺序形成的焦矿分层状态。只是固态矿石层变成了软熔层或熔着层。只是固态矿石层变成了软熔层或熔着层。显然,软熔带形状、结构显然,软熔带形状、结构(位置、尺寸位置、尺寸)对煤气流运动阻力对煤气流运动阻力p有重大影响。它决定着高炉中煤气有重大影响。它决定着高炉中煤气流分布状况,并对块料带和炉喉煤流分布状况,并对块料带和炉喉煤气分布有重要影响。气分布有重要影响。4.3.3.4 软熔带形状软熔带形状 软熔带形状随原料和操作条件的变化而衬所不同。根据高炉解剖研究结软熔带形状随原料和操作条件的变化而衬所不同。根据高炉解剖研究结果软熔带形状基本由
15、三种类型即果软熔带形状基本由三种类型即“”形,形,“V”形和形和“w”形,分别示形,分别示于图于图47(a)、(b)、(c)巾。巾。(1)“”,形软熔带。这种形态促进中心气流发展,有利于活跃、疏,形软熔带。这种形态促进中心气流发展,有利于活跃、疏松中心料柱使燃料带产生大量煤气,易于穿过中心焦炭料桂,并横向穿过松中心料柱使燃料带产生大量煤气,易于穿过中心焦炭料桂,并横向穿过焦窗,然后折射向上从而使高炉压差焦窗,然后折射向上从而使高炉压差p降低。同时改善了煤气流的二次降低。同时改善了煤气流的二次分布状况,增加了煤气流与块料带矿石的接触面和时间,加速了传热、传质分布状况,增加了煤气流与块料带矿石的接
16、触面和时间,加速了传热、传质过程。此外,由于中心气流发展,边缘气流相对减弱,可减轻炉衬的热负荷过程。此外,由于中心气流发展,边缘气流相对减弱,可减轻炉衬的热负荷和冲刷作用,既能减少热损失,又能保护炉衬,延长高炉寿命。和冲刷作用,既能减少热损失,又能保护炉衬,延长高炉寿命。(2)“v”形软熔带。这种形状是中心过重边缘气流过分发展致使软熔带根形软熔带。这种形状是中心过重边缘气流过分发展致使软熔带根部升高,顶部降低的结果。在这种情况下,中心堆积料柱紧密,透气性差部升高,顶部降低的结果。在这种情况下,中心堆积料柱紧密,透气性差,p升高;大量煤气从边缘选出,不利于煤气的利用,对高炉强化、顺行升高;大量煤
17、气从边缘选出,不利于煤气的利用,对高炉强化、顺行也十分不利。也十分不利。(3)“w形敦熔带。这种形式是适当发展中心和边缘两道气流的结果,形敦熔带。这种形式是适当发展中心和边缘两道气流的结果,是长期来高炉操作的传统形式,七能保持高炉顺行;同时在一定程度上改善是长期来高炉操作的传统形式,七能保持高炉顺行;同时在一定程度上改善煤气能量利用,但不能满足进步强化和降低燃耗的要求。煤气能量利用,但不能满足进步强化和降低燃耗的要求。根据实验研究气流通道软熔带的阻力损失与软熔带各参数之间存根据实验研究气流通道软熔带的阻力损失与软熔带各参数之间存在如下关系:在如下关系:显然,软熔带愈窄,焦显然,软熔带愈窄,焦炭
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