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高爐富氧鼓風的作用及現(xiàn)狀

2020-08-06 16:46:00

  王維興

 

  高爐煉鐵工程設計、生產(chǎn)操作應以精料為基礎,采用噴煤、高風溫、高壓、富氧等煉鐵技術,全面貫徹高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、長壽、環(huán)保的煉鐵技術方針。

  高爐富氧鼓風已成為國內(nèi)外煉鐵界普遍采用的技術,富氧鼓風可以提高產(chǎn)量、提高風口前理論燃燒溫度(即爐缸溫度)、提高噴煤比、降低生產(chǎn)過程污染物排放,有較好的經(jīng)濟效益,近年我國高爐一般富氧率在3%~4%。采取一些必要的技術措施,高爐富氧不會出現(xiàn)安全問題。

  高爐煉鐵進行富氧鼓風可提高產(chǎn)量,爐腹煤氣量減少,噸鐵煤氣量減少,有利于提高噴煤比(富氧風口前理論燃燒溫度得到提高)。所以,煉鐵富氧要與提高噴煤比相結(jié)合。

  高爐鼓風中含氧量從21%增至25%,可以增產(chǎn)3.2%~3.5%;風中含氧從25%升到30%,可以增產(chǎn)3%。富氧1%,可增加噴煤比20~30kg/t,煤氣發(fā)熱值提高3.4%,可增產(chǎn)4.79%,風口面積要縮小1.0%~1.4%。因為富氧后煤氣體積會減小,高爐鼓風要保持原來風速,要使所鼓的風仍然可以吹透爐缸中心,這樣爐缸才能活躍。如高爐出現(xiàn)爐況不順的現(xiàn)象,要先停氧。

  高爐富氧7%以上是不經(jīng)濟的。生產(chǎn)氧氣需要消耗電能,受電力價格影響。建議要為高爐專門配備變壓吸附制氧設備(在新修訂的《高爐煉鐵工程設計規(guī)范》的附件中有說明)。變壓吸附制氧設備不受煉鋼富余氧量變化的制約(供氧量的波動),富氧鼓風的含氧量也不用很高,達到氧含量的85%即可,成本也低(生產(chǎn)1立方米氧氣的變壓吸附制氧設備需要0.3 千瓦時的電,而深冷制氧消耗0.5千瓦時的電)。變壓吸附制氧設備運行也靈活(開停機只要十幾分鐘,深冷制氧機開停機需要1天以上)。

 

  富氧對高爐煉鐵的作用

 

  高爐鼓風進行富氧,會使風口前理論燃燒溫度大幅度升高:富氧1%,理論燃燒溫度提高45~50℃;如風溫在1000~1150℃,風中濕度為1%時,富氧到26%~28%時,理論燃燒溫度會到2500℃以上(高爐正常工作時,爐缸溫度一般在2200±50℃),這樣的高爐會很難操作,必須加大噴煤比,可以降低爐缸溫度。

  高爐鼓風富氧以后,鼓的風中氮氣含量會降低,理論燃燒溫度的提高,加快了燃料的燃燒(又提高了冶煉強度),導致風口前的燃燒帶縮小,會引起邊緣煤氣流的發(fā)展。

  高爐鼓風富氧使高爐內(nèi)溫度場分布發(fā)生變化,爐身的煤氣溫度下降,使爐頂溫度也下降(對除塵有影響);產(chǎn)生的煤氣量減少,使煤氣帶入的熱量減少,爐身區(qū)域的熱平衡緊張;正常高爐生產(chǎn)理論上,鼓風燃燒1kg碳素(煤粉和焦炭)需要3.96m3的空氣,高爐富氧后,需要的空氣量要減少,使鼓風帶入的熱量減少。

  富氧對鐵礦石間接還原有利(主要是爐缸煤氣中CO濃度提高,鼓風中N2含量降低),間接還原是放熱反應,可促進煉鐵降低燃料比。

  富氧有利于提高噴煤比,富氧1%,風口區(qū)理論燃燒溫度提高45~50℃,允許增加噴煤比20~30kg/t;

  富氧有利于提高產(chǎn)量,富氧1%,提高產(chǎn)量4.79%。

 

  我國高爐富氧情況

 

  目前,我國大多數(shù)高爐富氧率在2.5%~4.0%,富氧率的高低主要是受氧氣價格影響,還受到生鐵產(chǎn)量、噴煤比高低的的影響。如沙鋼氧氣價格在0.5元/立方米左右,高爐生產(chǎn)就可以多富氧(9%~11%)。沙鋼高爐曾經(jīng)富氧達到過12.62%,煤比為174.98kg/t,煤氣CO2含量達23.70%,爐缸活躍,鐵水溫度充沛,煉鐵工序能耗為363.09kgce/t,鐵水成本較低,取得較好的經(jīng)濟效益。

  富氧高爐操作的調(diào)劑順序:富氧對高爐生產(chǎn)指標有一定影響,調(diào)劑爐缸熱狀態(tài)以及提高冶煉強度,高爐煉鐵操作的科學手段順序為:

  富氧—噴煤—風溫—風量—裝料制度—變焦負荷—加焦。

  對高爐煉鐵生產(chǎn),熱制度影響由快變慢的順序:風量、風溫、噴煤、焦負荷。

 

  對高爐富氧的探討

 

  在一般原燃料質(zhì)量條件下,高爐噴煤比在130kg/t以下,高爐煉鐵可以不進行富氧;對于噴煤比較低的企業(yè),要盡可能提高噴煤比,應該富氧(煤粉可代替焦炭)。會有較好的經(jīng)濟效益(2019年重點鋼鐵企業(yè)的噴煤比為147kg/t,煤粉的價格比焦炭低751.61元/噸;一個年產(chǎn)400萬噸的煉鐵企業(yè),如果噴煤比在140kg/t,就可以年噴吹56萬噸煤粉,代替的等量的焦炭,可以年降低42090.16萬元的煉鐵成本);

  瑞典煉鐵界研究結(jié)果曾表明:高爐富氧最高不要超過37%,超過了高爐難于操作(煤氣流分布不均,爐缸過熱,耐火材料易損壞、風口區(qū)軟熔帶煤氣透氣性變差,爐頂溫度過低,除塵效果不好等),高爐煉鐵生產(chǎn)經(jīng)濟性不好。

  對近期出現(xiàn)的純氧高爐及相關問題的探討,筆者談些意見和建議:因為給高爐氧氣供應量不可能太大(受制氧機的能力限制),致風速不高,使鼓的風不易吹透大中型高爐的爐缸中心,造成爐缸不活躍(故純氧高爐必然是小高爐,產(chǎn)量上也不能滿足煉鋼大生產(chǎn)的需求);氧氣燃燒的溫度可以達到3000℃以上,風口區(qū)的一般耐火材料很難承受這種高溫,耐火材料的破損使高爐壽命降低;出現(xiàn)爐頂溫度過低,有結(jié)露現(xiàn)象,煤氣除塵工作不能正常進行。因此,純氧高爐不適合現(xiàn)在高爐的設計理念,需要進行大量的調(diào)整(爐型結(jié)構(gòu),冷卻設備的結(jié)構(gòu)、形狀,耐火材料的選擇,生產(chǎn)操作制度等)。

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:網(wǎng)站實習2

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