高炉会议炉腹煤气量与高炉过程解析

评价高炉生产效率的一种核实方法一种实用工具炉腹煤气量的性质213炉腹煤气量指数与风口耗氧量应用Rist线图的校算方法4一种评价热量消耗的工具本世纪钢铁产能过剩，过去主要以强化高炉操作为主导，正在转变到降低能耗，降低燃料比的方向上来。因此，近年来降低燃料比取得了惊人的效果。为此，推动了高炉理论研究、过程理论、解剖调查等，对炉内现象研究的热潮。精料，以及操作技术的进步，炉况稳定，进一步积极研究降低燃料比的条件和可能性。在这方面，我们在会议论文集上介绍了一些研究方法。我们按照大会要求，在此应用A.Rist线图分析当前进一步降低燃料比的一些方向，供大家参考。前言炉腹煤气量指数改善炉料透气性提高原燃料质量改善炉内煤气分布炉腹煤气提高煤气利用率风口耗氧量吨铁炉腹煤气量降低燃料比高利用系数炉腹煤气量热平衡物料平衡Rist线图炉内煤气流速热能化学能1炉腹煤气量的性质方框红点表示最低燃料比圆形绿色点为各高炉操作期间平均燃料比右上角的黑色圆点为有效容积利用系数2000m3级高炉的“U”字型回归曲线U字型反映强化与降低燃料比之间的矛盾？随着炉腹煤气量指数χBG的增加，高炉面积利用系数并没有明显上升，而是吨铁炉腹煤气量vBG迅速上升；风口耗氧量和燃烧带热收入的上升，煤气利用率降低。为了充分利用碳素的还原能力，减少风口耗氧量，提高煤气利用率是我国高炉亟待重视的问题。2.炉腹煤气量指数与炉腹煤气量和风口耗气量炉腹煤气量，m3/min：风口耗氧量,m3/min：炉腹煤气量指数

与风口耗氧量和煤气利用率FRQ2507.1(503)25449.24N2507.3(515)26950.15T2-2535.7(600)32242.54红色为校算后的数据在图1(b)中为Q2、N2、C2和T2-2炉腹煤气量指数与吨铁风口氧气量和煤气利用率的关系（1）操作指标较好的高炉炉腹煤气量指数在66m/min以下。炉腹煤气量指数较高燃料比也较高。（2）操作点经常在“U”字型的上升段上，说明调整强化程度可以降低燃料比。（3）燃料比回归曲线的最低点在500kg/t以下的高炉炉腹煤气量指数均在60m/min左右。说明控制炉腹煤气量指数对降低燃料比有利，对高炉操作有重要意义。数据分析的结果用提高炉腹煤气量来强化冶炼，不符合降低燃料比和降低成本的要求，利用系数也得不到提高。因此，寻求合适的强化程度，控制炉腹煤气量指数仍然是我国高炉降低燃料比的方向。反应种类和温度及反应生成热和煤气成份的关系反应名称反应式热效应kJ/mol温度范围/oC煤气成分的变化/%COCO2CO+CO2碳素不完全燃烧C＋1/2O2=CO+125.45＋0＋碳素完全燃烧C＋O2=CO2+408.760＋＋CO燃烧CO＋1/2O2=CO2+283.31－＋0铁的直接还原FeO+C=Fe+CO-158.78>1200＋0＋溶损反应CO2＋C=2CO-172.34800~1200＋－＋氧化铁的间接还原FeO+CO=Fe+CO2+13.60<1200－＋0＋125＋409碳燃烧成CO放出的热量不到完全燃烧热量的1/3。间接还原消耗热量不到还原的1/10。3.运用Rist线图代号炉容面积利用系数富氧率风温燃料比炉腹煤气量指数吨铁炉腹煤气量吨铁风口耗氧量风口前燃烧温度风口碳素燃烧的热收入估算直接还原度m3t/(m2.d)%oCkg/tm/minm3/tm3/toCGJ/t%T1-2200056.342.73118258062.0158731121375.1058.6T1-3200056.152.85118757160.7155630621475.0557.7T2-2200055.732.65117560263.7164732221465.3562.5T2-3200055.732.68118259462.8161831821605.2961.2G231858.943.42117452858.1143329320564.5455.8N1250058.4220138726520964.3952.2N2250059.2128140626920714.3250.0Q1265061.951.20117950154.4134225022284.2251.2Q2265059.19231326254.21504.2851.8校算后2000m3级高炉数据及风口燃烧温度及热量收入

风口吨铁耗氧量增加－风口碳素消耗量上升－E点下移E点下移－冶炼单位生铁的热消耗量上升－P点下降E点下移－AE直线向相反方向转动－炉身效率下降A点向左移动－煤气利用率下降AE直线斜率增加－燃料比上升国外在高炉月报中的重要内容是用Rist线图来分析高炉炉况从理论上说明了:控制炉腹煤气量指数的重要性Rist线图从风口耗氧量的E点开始A、P、B各点都在一条直线上。具体地说，亦即校算了风口燃烧带的热平衡、高炉下部高温区的热平衡确定P点以及铁的直接还原量确定B点。由高炉上部热平衡以及各区域的碳平衡、氧平衡。由风口燃烧带逸出的炉腹煤气发生的CO量和直接还原产生的CO量作为上部间接还原的原动力，由其产生的CO2量来确定A点。在燃烧带和高温区采取逐步调整漏风率以及碳、氧和高温区的热量收支，如渣量、渣铁温度、石灰石用量、直接还原度等，然后对低温区进行各项平衡计算。经过反复计算，使得EP、PB、BA及EA等直线的斜率相等，亦即燃料比相等。由于要使各点都在一条直线上。用Rist线的特征校算方法T1-2T1-3T2-2T2-3GN1N2Q1Q2T2-2T2-3T1-2T1-3GQ1Q2N1N2GT2-3T1-3T1-2T2-2N2N1Q1Q2T1-3T1-2T2-3T2-2GQ1N1Q2N2PEBAPAB风口耗氧量E点决定高炉的热量需要P点，同时也决定了炉内的还原过程B点，还决定了煤气利用率A点。风口耗氧量增加，AE直线的斜率增加，燃料比上升。高炉炉身部份煤气利用差，即间接还原没有得到发展，就必然要依赖高炉下部消耗大量热量的直接还原，风口必须燃烧大量碳素产生热量。这正是高炉中能量利用方面的辩证关系。（1）使用Rist线图提供了研究冗余热量，促使过剩热量的利用。（2）Rist线图也提出了研究炉内的还原过程。（3）高炉风口鼓风参数对高炉过程起着关键性的作用，因此精细化操作要抓住这个环节。（4）T组高炉调整后Rist线的斜率降低约0.2，理应大幅度降低了燃料比；可是按调整后Rist线的斜率计算燃料比较报表还要高约60kg/t。是否采用了综合焦比作为燃料比不得而知；T组高炉与N、Q组高炉Rist线的斜率约大0.5，燃料比相差近80kg/t。（5）在提高炉腹煤气量指数时，应充分考虑对燃料比、产量、成本的影响。炉腹煤气量指数过高，还引起燃料比上升、能源介质增加；生铁成本提高。应该经常用物料平衡和热平衡校正鼓风、氧气流量计，计算风口耗氧量和燃烧碳素量，掌握高炉热量消耗和还原过程的状况。（1）风口碳素燃烧的热平衡决定炉腹煤气温度TBG。（2）下列经验公式决定TBG。TBG=1559+0.839TB+4.972O2-6.033WB-kPc

TB――热风温度，oC；

O2――富氧量，m3/m3

WB――鼓风湿度，g/m3

Pc――喷煤量，kg/km3两种计算风口燃烧温度两者的风口燃烧带出口炉腹煤气温度TBG基本相同。4.一种评价热量消耗的工具诺模图的制作炉缸面积利用系数等炉腹煤气量指数反比例函数曲线吨铁炉腹煤气量vBG×ηA/1440=χBG评价生产效率新指标之间的关系等风口燃烧带热量收入Qbu反比例函数曲线吨铁炉腹煤气量风口前燃烧温度Qbu吨铁炉腹煤气量与高温热消耗之间的关系评价生产效率的诺模图热收入量Qin=5.5GJ.t-15.2GJ.t-14.9GJ.t-14.6GJ.t-14.3GJ.t-1热收入量Qin=4.0GJ.t-1ACB炉腹煤气量指数χBG=66m.min-163m.min-1ABC60m.min-157m.min-154m.min-1ΧBG=51m.min-1燃烧带出口炉腹煤气温度/oC（1）A组热量收入在4.9GJ/t以上，炉腹煤气量指数60m/min以上，吨铁炉腹煤气量约1500m3/t以上，风口耗氧量约300m3/t或1.6mol氧/molFe以上；燃料比高达580kg/t左右。（2）C组热量收入为4.3GJ/t左右的炉腹煤气量指数较低，为57m/min以下，吨铁炉腹煤气量小于1400m3/t，风口耗氧量260m3/t或1.3~1.4mol氧/molFe；燃料比510kg/t左右，如Q1、Q2和N1、N2高炉。国外先进高炉炉腹煤气量指数较低，高温区的热量收入在4.0GJ/t以下；宝钢在4.2GJ/t左右。Q2、N2高炉校算后，高温区热量收入4.3GJ/t左右。不过也有一些高达5.2GJ/t，甚至5.5GJ/t。过剩热量无论对高炉冶炼，对高炉设备和内衬都有负面的影响。按高温区的热量收入分为两组：从Rist线图可知，高炉强化程度和燃料比与风口耗氧量燃烧带供热量密切相关，应抓住这个源头。（1）风口耗氧量、燃烧热量与直接还原度之间的关系，由Rist线反映出它们之间互为因果的辩证关系。（2）在高炉操作和管理上，应该重视风口耗氧量、吨铁风量、吨铁炉腹煤气量和燃烧带供应的热量。首先要经常使用高炉物料平衡和热平衡，并对高炉入炉风量进行校算。（3）采用评价高炉生产效率的新指标与与燃烧带出口热量及炉腹煤气温度的诺模图可以方便地对高炉冶炼过程进行掌控。（4）诺模图对高炉热状态的监控，对改进高炉操作能起到积极的作用。结语根据以上分析，可以归纳为：（1）炉腹煤气量指数＜66m/min为宜。（2）由于原燃料质量下降，＜64m/min。（3）＞2000m3高炉在60m/min左右。（4）能否提高炉腹煤气量指数的标准是：不提高吨铁炉腹煤气量；不增加风口耗氧量。合适炉腹煤气量指数值为了进一步降低燃料比，降低成本应该加强对炉内现