高炉炼铁工艺及强化操作课件.ppt
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- 高炉 炼铁 工艺 强化 操作 课件
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1、6 6 高炉炼铁工艺及强化操作高炉炼铁工艺及强化操作 内容提要内容提要 6.1 6.1 高炉炼铁生产的原则高炉炼铁生产的原则 6.2 6.2 高炉操作制度高炉操作制度 6.3 6.3 高炉强化冶炼的技术措施高炉强化冶炼的技术措施6.1 6.1 高炉炼铁生产的原则高炉炼铁生产的原则各类因素之间关系的分析各类因素之间关系的分析1)1)产量和消耗之间的关系产量和消耗之间的关系2)2)效益与产量、消耗之间的关系效益与产量、消耗之间的关系3)3)产量与高炉寿命、效益之间的关系产量与高炉寿命、效益之间的关系4)4)产量与质量之间的关系产量与质量之间的关系产量和消耗之间的关系产量和消耗之间的关系 vv(t铁
2、/m3d)I I(t焦/m3d)/K/K(t焦/t铁)高炉有效容积利用系数高炉有效容积利用系数 冶炼强度冶炼强度/焦比焦比为了使高炉产量为了使高炉产量有有4 4种途径:种途径:I不变,不变,K K不变,不变,I 随随I I,K有所有所 随随I I,K有所有所(一般不采用一般不采用)对一个实际高炉而言对一个实际高炉而言存在与最低焦比相适宜的冶炼强度存在与最低焦比相适宜的冶炼强度I I适适v v I/K 冶炼强度和焦比之间的关系冶炼强度和焦比之间的关系 I I焦比焦比产量产量I I适适焦比产量I Imaxmax I II II I适适时时:煤气流速过大:煤气流速过大 冶炼强度和焦比的关系分析冶炼强
3、度和焦比的关系分析 炉况恶化炉况恶化焦比焦比中心过吹或管道行程中心过吹或管道行程PPI I适适是随冶炼条件的改善不断增大的是随冶炼条件的改善不断增大的适宜的适宜的冶炼强度冶炼强度焦焦比比12345随着冶炼条随着冶炼条件改善,既件改善,既可提高可提高I适适,同时又降,同时又降低低K。适宜冶炼强度和焦比的关系适宜冶炼强度和焦比的关系 各类因素之间关系的分析各类因素之间关系的分析1)1)产量和消耗之间的关系产量和消耗之间的关系2)2)效益与产量、消耗之间的关系效益与产量、消耗之间的关系3)3)产量与高炉寿命、效益之间的关系产量与高炉寿命、效益之间的关系4)4)产量与质量之间的关系产量与质量之间的关系
4、n最大效益的获取最大效益的获取 效益与产量、消耗之间的关系效益与产量、消耗之间的关系 成本成本S盈利性盈利性 A生铁成本出厂价出厂价C盈利性AP(CS)盈利亏损P0P产量产量生铁最低成本在生铁最低成本在P0产量下获得产量下获得企业最大效益在企业最大效益在P(P0)时获得时获得原原 因因P PP P0 0,而市场正是生铁供不应求时,而市场正是生铁供不应求时,单位成本在单位成本在P P P P0 0附近,升高幅度很小;附近,升高幅度很小;单位生铁利润(单位生铁利润(C CS S)减少的幅度减少的幅度 小于产量(小于产量(P P)增加的幅度;增加的幅度;AP(CS)仍可达到最大。仍可达到最大。效益与
5、产量、消耗之间的关系效益与产量、消耗之间的关系(A)n在钢铁的需求大于供给的情况下在钢铁的需求大于供给的情况下 I=Imax(I适适)时,单位成本最低。时,单位成本最低。原原 因因l 此时产量(此时产量(P P)最高;最高;l 随随P,P,单位成本中不随时间变化部分的费用总和单位成本中不随时间变化部分的费用总和l 在在K Kf(I)f(I)的最低处,随的最低处,随I I增大,增大,K K上升幅度不大;上升幅度不大;l 这时:这时:多消耗的焦炭费用多消耗的焦炭费用 被节省下来的加工费用。被节省下来的加工费用。n在钢铁的需求小于供给的情况下在钢铁的需求小于供给的情况下 效益与产量、消耗之间的关系效
6、益与产量、消耗之间的关系(B)I=I I适(50kPa时时(国外认为(国外认为150kPa)日本高炉顶压平均为日本高炉顶压平均为225 kPa宝钢宝钢3号高炉号高炉(4350M3)已达已达230 kPa消耗在高压阀组上的压力是由风机提供的消耗在高压阀组上的压力是由风机提供的炉顶煤气压力炉顶煤气压力,要求送风压力,要求送风压力能能 量量 消消 耗耗采用采用“余压发电余压发电”技术技术可回收风机用电的可回收风机用电的25302)高压操作对冶炼的影响高压操作对冶炼的影响 高炉整个送风系统、高炉本体、高炉整个送风系统、高炉本体、煤气除尘系统是一个连通器煤气除尘系统是一个连通器高压调节阀组前压力的提高,
7、高压调节阀组前压力的提高,不仅炉顶压力不仅炉顶压力,炉内压力也,炉内压力也高压操作必然会对高压操作必然会对高炉冶炼产生重要影响高炉冶炼产生重要影响l 提高高炉产量提高高炉产量l 降低高炉焦比降低高炉焦比l 改善生铁质量改善生铁质量l 减少炉尘吹出量减少炉尘吹出量高压操作的理论基础高压操作的理论基础 煤气通过散料层时造成的压力损失可用下式表示煤气通过散料层时造成的压力损失可用下式表示设f、H和de为常数,则:egdHfA242AWP 常压和高压时煤气的压力损失分别为:常压和高压时煤气的压力损失分别为:1211AWP 2222AWP1221212WWPP当鼓风或煤气重量流量(当鼓风或煤气重量流量(
8、G)和温度不变时和温度不变时气体密度(气体密度()和气体平均压力(和气体平均压力(P)成正比成正比气体流速(气体流速(W)与气体平均压力(与气体平均压力(P)成反比成反比 1212PP2112PPWW 2112PPPP在风量不变的情况下在风量不变的情况下高压操作后煤气的高压操作后煤气的P有利于高炉顺行有利于高炉顺行煤气的压力损失煤气的压力损失与煤气平均压力成反比与煤气平均压力成反比炉顶煤气压力炉顶煤气压力P顶顶和热风压力和热风压力P风风的关系的关系 炉内煤气平均压力炉内煤气平均压力 常压时:高压时:2111顶风PPP2222顶风PPPP风为热风压力P顶为炉顶煤气压力因为P风1P顶1P1P风2P
9、顶2P2所以2111PPP顶2222PPP顶222112PPPPP顶简化后得:两边各加 并平方得:11222222PPPPP顶2211222顶顶PPPPP22顶P因为P风2P顶2P2221122顶风PPPP用此式可计算常压改高压时相应的热风压力用此式可计算常压改高压时相应的热风压力提高炉提高炉P顶顶时,其它参数的变化时,其它参数的变化P顶,MPaP风,MPaP,MpaP,MPaP,0.020.120.070.101000.050.130.090.08800.100.160.130.06600.150.200.180.05500.200.240.220.0440 l随炉顶煤气压力的提高,热风压力
10、相应提高,随炉顶煤气压力的提高,热风压力相应提高,但提高的幅度小于炉顶煤气压力提高的幅度;但提高的幅度小于炉顶煤气压力提高的幅度;l随炉顶煤气压力的提高,煤气压力损失则降低。随炉顶煤气压力的提高,煤气压力损失则降低。因因 为为 又又l煤气流速(W)与煤气量成正比l煤气量又与风量(V)成正比121222WW所所 以以煤气流速(煤气流速(W)与风量(与风量(V)成正比成正比121222VV以 乘上式两边得:2121221122VV因:G ,/有:V212P1P1212PPGG标态下,V与G成正比1212PPVV维持煤气压力损失维持煤气压力损失P不变时不变时炉内煤气平均压力与风量的关系炉内煤气平均压
11、力与风量的关系当炉顶压力由常压时的当炉顶压力由常压时的0.02 MPa 0.15 MPa炉内煤气平均压力则由炉内煤气平均压力则由0.07 MPa 0.18 MPa6.107.018.012VV风量在常压基础上提高了风量在常压基础上提高了60高压操作有利于提高冶炼强度高压操作有利于提高冶炼强度强强 化化 高高 炉炉 冶冶 炼炼高压操作对高炉冶炼的具体影响高压操作对高炉冶炼的具体影响 (1)(1)燃烧带减小燃烧带减小 l 炉内压力炉内压力鼓风体积鼓风体积,鼓风动能,鼓风动能所致所致(当顶压由(当顶压由15 kPa80 kPa时,时,E降到原降到原来的来的76)l CO2、O2分压分压,燃烧速度加快
12、所致,燃烧速度加快所致为了维持合理的燃烧带,可增大风量为了维持合理的燃烧带,可增大风量 从而对增产有积极作用从而对增产有积极作用(2)(2)对还原的影响对还原的影响(rdrd,Si)Si)l对铁氧化物还原的影响对铁氧化物还原的影响 因为抑制了因为抑制了 CCO2=2CO 正反应正反应 有利于间接还原发展,有利于间接还原发展,rdl对对Si还原的影响还原的影响 因为抑制了因为抑制了 CSiO2=SiCO2 正反应,正反应,Si 高压操作对低硅生铁冶炼有利高压操作对低硅生铁冶炼有利(3)(3)料柱阻力损失料柱阻力损失PP 由于,料层气流阻损由于,料层气流阻损P与气体压力成反比(与气体压力成反比()
13、故有:故有:P高压高压 P常压常压 P1P 1PPPP常压高压高压常压高压操作有利于顺行(下料通畅)高压操作有利于顺行(下料通畅)如果如果P维持常压时的水平维持常压时的水平则入炉风量可以则入炉风量可以,从而产量从而产量高压操作有利于增加高炉生铁产量高压操作有利于增加高炉生铁产量 注意注意高压操作时高压操作时P的下降并不均匀的下降并不均匀上部下降幅度大,下部下降幅度小上部下降幅度大,下部下降幅度小高炉限制冶强提高的是炉子下部状况高炉限制冶强提高的是炉子下部状况要充分发挥高压操作对增产的作用要充分发挥高压操作对增产的作用需改善炉料的高温性能需改善炉料的高温性能(焦炭高温强度、矿石高温冶金性能)(焦
14、炭高温强度、矿石高温冶金性能)(4)(4)大幅度减少炉尘吹出量大幅度减少炉尘吹出量 因为煤气动压头因为煤气动压头 ,P,h动动炉尘吹出的粒径变小、数量变少炉尘吹出的粒径变小、数量变少P1动常压常压高压,炉尘吹出量降低高压,炉尘吹出量降低2070顶压顶压150250kpa的高炉,炉尘量的高炉,炉尘量10kg/t(5)(5)降降 低低 焦焦 比比 高压操作后降低焦比的原因高压操作后降低焦比的原因l 炉况顺行,煤气利用率提高;炉况顺行,煤气利用率提高;l 炉尘吹出量大幅度减少;炉尘吹出量大幅度减少;l 产量提高,单位生铁热损减小;产量提高,单位生铁热损减小;l 有利于间接还原发展;有利于间接还原发展
15、;l 生铁含硅可控制在下限水平。生铁含硅可控制在下限水平。6.3 6.3 高炉强化冶炼的措施高炉强化冶炼的措施 6.3.1 6.3.1 精精 料料6.3.2 6.3.2 高高 压压 操操 作作6.3.3 6.3.3 高高 风风 温温6.3.4 6.3.4 喷喷 吹吹 燃燃 料料6.3.5 6.3.5 综综 合合 鼓鼓 风风6.3.3 6.3.3 高风温高风温 综合效果综合效果降低焦比降低焦比古老的高炉采用冷风炼铁古老的高炉采用冷风炼铁1828年英国首次用年英国首次用150的热风炼铁的热风炼铁现最高风温可达现最高风温可达13001350一、高风温对高炉冶炼的影响一、高风温对高炉冶炼的影响 风口前
16、燃烧风口前燃烧C C量减少量减少 原原 因因风温提高使焦比下降所致风温提高使焦比下降所致(热风带入显热代替了部分焦炭的燃烧热)(热风带入显热代替了部分焦炭的燃烧热)高炉内温度场发生变化高炉内温度场发生变化 炉缸温度炉缸温度炉身上部和炉顶温度炉身上部和炉顶温度中温区(中温区(9001000)略有扩大)略有扩大原因原因 每每 100风温,风口理论燃烧温度风温,风口理论燃烧温度6080C风风 煤气量煤气量 使炉身上部温度使炉身上部温度 直接还原度略有升直接还原度略有升高高 原原 因因:CO炉身温度炉身温度炉内压损炉内压损P 原原 因因 焦比焦比料柱透气性变差料柱透气性变差炉下部温度炉下部温度 煤气流
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