篇一：高炉富氧喷煤学习材料
高炉富氧喷煤学习材料
2010-12-22 13:51:33| 分类： | 标签： |字号大中小 订阅
高炉富氧鼓风的特点和作用
高炉冶炼是高温物理化学反应，参与反应的主要元素是fe-c-o。fe来源于矿石，包括烧结矿、球团矿、块矿等。碳来源于燃料，包括焦炭及各种喷吹物。o2来源于高炉鼓风和富氧。原先矿石和燃料是由高炉上部装入的，而从高炉下部进入炉内的仅是鼓风，后来发展高炉综合鼓风技术，即从高炉下部进入炉内的不仅有鼓风，还有富氧及各种可燃的碳氢化合物，甚至还有含铁、含cao的粉状物质。富氧的目的原先主要为提高风中含氧，强化高炉冶炼，后来由于喷吹燃料技术发展，高炉喷吹的天然气、重油或煤粉量过大时，导致高炉理论燃烧温度过度下降，使高炉过程困难，同时也难于继续提高喷煤量。而高炉富氧之后，可以相应提高理论燃烧温度，提高反映区的氧化气氛，形成富氧喷吹技术，特别是富氧喷煤技术，更适合国内的实际。
现在国内高炉喷煤量已普遍达到100kg/t，而宝山高炉达到200kg/t的国际水平，还有一大批高炉煤比超过了150kg/t，从高炉喷吹煤粉的实践可知道，在无富氧的条件下，煤比一般能达到100kg/t，个别可达到120kg/t，若想达到更高的水平必须配备富氧，否则将导致高炉喷煤置换比降低。目前国内高炉富氧一般在1—3%的水平，个别可能高些。国外有的国家电力充足，富氧可达到10%，甚至更高。敬业高炉这次富氧仍然是用炼钢余氧，但更大的目的在强化高炉冶炼，多出铁，当然也应相应提高煤比，所以一旦富氧，立即达到较高水平，富氧率达到2-3%，没有多余的实践时间，更要求预先能掌握较多的富氧喷煤知识。
一、氧气的特点和制备方法
氧气是自然界一种普通重要的物质元素，存在于大气中，存在于水中，存在于地壳的各种氧化物中，是人类生存的必备条件，也是自然界变化的必备条件。氧气和自然界的其他物质一样，有三种存在状态，一般为气态。在温度高于-183℃其为气态，无色透明，比重为1.429g/cm3。温度在-183℃—-219℃之间其为兰色的液体，当温度低于-219℃时，其为淡兰色的固体。就像水蒸气、水和冰一样。
氧元素在元素周期表中处在第二周期，第ⅵ族。原子序号为8，原子量为16，其原子核有8个质子和8个中子，核外有8个电子绕核旋转，电子层为2层，第一层有2个电子（饱和时为2个）第二层为6个电子（饱和时为8电子）因此极需从别处拉过2个电子，使外层电子饱和、稳定。在一定的条件下，极易和其他物质产生化合反应，生成相应的氧化物，co、co2、h2o、……。其中应特别注意的是co和co2。任何氧化物或其他化合物的分子，随温度升高，原子间的结合力变弱，即容易将其原子分开。唯co和co2完全相反，随温度升高，其原子结合更牢固。因此不论焦炭也好，煤粉也好，虽然其燃烧是放热反应，随环境温度升高，其反应越激烈，这就是在高炉喷吹煤粉和其他碳氢化合物时，要求提高风温的原因。
正常状态下，高炉的燃烧反应是在大气中的氧和燃料中的碳之间发生的，大气中参与反应的o2仅占21%，其余79%是n2和其他少量元素，实际不参与化学反应，只有温度的变化，因此高炉内的实际燃烧反应化学式应为：2c+o2+79n2/21=2co+79n2/21+2340千卡/千克碳
如果鼓风中o2由21%升高到25%，其燃烧反应式为：
02c+o2+79n2/21=2co+79n2/21v物=129.07升
12c+o2+78n2/22=2co+78n2/21v物=124.22升
22c+o2+77n2/23=2co+77n2/21v物=119.79升
32c+o2+76n2/24=2co+76n2/21v物=115.73升
42c+o2+75n2/25=2co+75n2/25v物=112.00升
式中可见，当鼓风中的氧由21%上升到25%时，虽然燃烧同样的碳，产生同样的热量，但燃烧产物的体积下降了13.23%，这样就便于高炉强化。初期用氧就是为高炉强化冶炼的。富氧率提高之后，燃烧产物减少，带到上部去的热量也少了，高炉热量集中在下部区域，产生下热上凉现象。而高炉喷煤多，理论燃烧温度下降多，高炉产生下凉上热现象，如果两者适当配合，使高炉内的温度分布趋于均匀，有利于整个高炉冶炼过程的进行。
氧气制备在实验室用含氧化合物分解制备。工业上一般采用分馏法制备，由于当初冶金工厂的氧主要为炼钢转炉准备的，转炉要求氧纯度达到99.5%以上，而高炉用氧对纯度要求不严。制备高纯度的氧能耗大，合理的方案应该单为高炉配备制氧机，现在国内已有个别厂用变压吸附的方式为高炉配备了制氧机。天津铁厂用液氧压缩技术，为高炉配备了一台15000m3/h制氧机，由于其出塔压力即可达到0.6mpa，可直送高炉，不采用加压再减压的流程，氧的成本较低，仅0.32元/m3（正常的0.48元/m3）已正常使用六年多了，敬业高炉使用的仍然是炼钢余氧，但由于氧气供应能力大，高炉可以使用较多的氧气来提高产量，增加煤比。
二、富氧对高炉冶炼过程影响
高炉鼓风含o2提高之后，能加速高炉风口前的燃烧过程，提高理论燃烧温度，强化高炉冶炼，增加高炉煤比，但其和高炉提高风温不同，它不能带入附加的热量，其影响如下：
1、提高高炉冶炼强度
由于鼓风含o2提高之后，高炉燃烧焦炭和煤粉的能力提高，也就是提高了高炉的冶炼强度，由于鼓风和富氧含纯氧不同，富氧率提高1%，能提高冶炼强度4.76%，也就是说高炉产量按理论计算应提高4.76%。
2、高炉富氧有利于炉况顺行
高炉富氧后，由于燃烧同样的碳，其燃烧产物量下降，在一定的条件下相当于高炉减风，炉内煤气上升阻力减少，有利于高炉顺行，如果保持原有的煤气量，则相当于高炉加风。
3、对高炉焦比的影响
高炉富氧对高炉综合焦比影响有好有坏，一般变化不大，但由于富氧后，煤比大大提高，可促使焦比降低。
4、高炉富氧之后，能提高高炉煤气的热值
富氧后，由于煤气中n2量减少，有效的co、h2相对增加，能提高煤气的热值，鞍钢统计富氧1%，高炉煤气的热值提高3.4%，热风炉反应好烧炉。
5、高炉富氧更有利于冶炼能耗高的铁种
对于综合焦比很高铸造铁、硅铁等耗热量大的铁种，不仅能大大降低其燃耗，还能提高其产量。
敬业高炉富氧是在氧气富余的条件下进行，预计8月15日第三台制氧投产，9月1日高炉必须应用富氧来大幅度提高生铁产量，满足炼钢生产。将增煤比放在第二位，适当增煤，使风口理论燃烧温度维持合理水平，保高炉顺行。
三、高炉富氧供氧方法和安全用氧
目前高炉富氧供氧方式分为三种，第一种机前供氧，即将氧气送入鼓风机吸风口和鼓风一起加压，经送风系统进入高炉风口内，国外有使用此种办法的，国内没有，第二种方式，机后供氧，即在鼓风从风机主管出来之后，在放风阀前某处，将氧气加入和冷风混合经加热送入炉内，这是国内大多数厂家使用的办法，第三种实际也是机后供氧，在炉台通过氧煤枪和煤粉混合，直送风口前，目的是提高局部区域氧浓度，使煤粉更完全燃烧，鞍钢作高煤比试验时用过，攀钢用过，包钢试验时也用过。天津铁厂5#高炉有一套比较完整的氧煤枪供氧装置，由于安全原因，未敢使用，在200 年该高炉改造性大修已拆除。现在有的厂家应用的氧煤枪介质实际是压缩空气，因为从理论研究和实验室试验并不能证明这种方法，局部区域含o2升高，只要氧和空气混合，立即能达到均匀混合的程度，而且是在极短的时间内完成。
敬业高炉富氧采用机后供氧的方法。从氧气厂来氧压力为1.6mpa，经两次减压进入冷风管道，高炉工长只要控制氧气压力调节阀即可达到所需的供氧量比较方便。
高炉应用富氧冶炼一定要保证安全生产，国内高炉在应用富氧时造成过燃爆，导致人员伤亡，还有的厂在初次应用富氧时，由于氧气流量表不准，使实际供氧大大增加，而大量的烧坏高炉风口，它不是渣铁烧坏的，而是高温的气体将其熔蚀、烧坏的。
应用氧气发生安全事故的原因，一者氧气本身就是强氧化剂，易燃易爆。二者使用不当，特别是送氧初期开启最后一道阀门，瞬间氧气流速极高，若管道内有残存的尘粒，铁锈片等杂物，也随氧气在管道内高速流动和管壁摩擦，产生火花，使氧气和金属铁迅速反应生成feo，温度高，其为液体状态在管道内流动，使管壁变薄而爆裂，再引燃其他物质。因此，为防止事故氧气管道阀门必须干净，经过强度和严密性试验，脱脂和严格吹扫，不使管内有残留杂物。再者在开启氧气阀门前在管道内充n2，能减少阀门前后的压差，n2也能熄灭火源，等氧气阀门全开，氧气接通后关闭充n2阀门。
用氧虽然危险，只要按操作规程正确使用，还是可以安全应用富氧和富氧喷吹煤粉技术的。
高炉富氧喷煤学习材料（ⅱ）
敬业高炉富氧系统流程和操作注意事项
敬业高炉鼓风富氧系统原由安钢设计院设计，从氧气厂出来的氧气压力为
1.6mpa到炼铁区后经过一次减压到0.8mpa，再分配到各高炉区后，再减一次压，进入高炉冷风管道。其流程长、设备复杂，在2004年10月5#高炉富氧时将其改造。在制氧厂，氧气压力由1.6mpa减为0.8mpa，经φ159×4.5的管道直送5#高炉富氧阀门站，再减压进入高炉冷风管道，流程简化，但试验仅进行44小时，即因无氧停止，效果比较明显，喷煤量达到7.82t/h，日产铁也达到较高水平。此次富氧机动处组织研究修改了设计方案，从氧气厂来氧的压力为1.6mpa到炼铁区后减压到0.8mpa，分成4支，分别进入4#、5#、6#（予留）和小高炉阀门站，小高炉再分为3支，进入各高炉阀门站，具体流程和设备如下：
1、流量孔板2、阻火器3、截止阀dn2504、过滤器yg-40p5、快速切断阀zspq-40kdn2506、氧气压力调节阀组ozxt2507、截止阀ytjw-25pdn15028、止回阀
29、截止阀
第一次减压：氧气厂来氧压力为1.6mpa,首先打开29阀充n2，然后依次打
开3号阀（前后），5号阀和6号减压阀组，用6号调压阀组控制氧气压力，为0.8mpa然后分送各支管，该阀组为自动控制，关闭29号阀设定压力后，阀组保持规定的压力。
一次减压后，氧气将进入各高炉阀门站，仅以4号高炉为例说明其操作程序，其流程和阀门编号如下图示：
7、截止阀dn1508、自动式压力调节阀dn809、流量孔板dn15010、快速切断阀11、逆止阀12、阻火器13、逆止阀dn4014、截止阀dn4015、截止阀dn50接通支管系统：和总管接通原则一样，首先开启15号、14号截止阀在系统内通n2，然后逐步打开7号阀和10号阀，此时8号阀门前为氧气（压力0.8mpa）8号阀门后为空气加n2气（压力略高于高炉冷风压力）。然后远距离开启8号氧气压力调节阀，系统贯通，关闭15号、14号阀。工长可用8号阀（小高炉19号）调节供氧量，一般500、1000、1500、2000、2500m3/h(小高炉300、500、860m3/h)氧气进入高炉参与炉内的冶炼过程。同时相应调整焦炭负荷和喷煤量。保证高炉在新的热平衡状态下顺利进行。
其他高炉接通氧和调整氧也按此程序进行。
用氧量调整一般高炉是逐步提高的，敬业高炉用氧也需遵循此原则，但由于生产任务要求，进行速度应快些，使大高炉供氧量尽快达到2500m3/h（富氧率
2.32%）,尽量多增产，满足炼钢要求为企业完成全年生产任务作贡献。高炉使用氧气安全注意事项
1、首先供氧设备保证合乎要求，系统用四氯化碳清洗并用n2或干燥压缩空气吹扫，经过严密性和强度试验合格。
2、正确使用，即按技术规程用氧，特别是初次送氧有关领导应亲自指挥，开启阀门顺序正确，先通n2隋化。
3、用氧高炉及其周围环境干净，不能有油污及其他易燃品、劳保品、工具亦要无油污，注意防止静电。
4、快速切断阀能在非常状态下，迅速关闭，切断氧源。在支系统中，10号阀（小高炉为21号阀）在氧气压力<0.5mpa或>0.9mpa，即自动关闭，也可根据管网实际情况作调整。另外，当高炉冷风压力<0.13mpa（小高炉<0.08mpa）快速切断阀10号（21号）也自动关闭。
在总系统中来氧压力为1.6mpa，当其降低到1.0mpa，说明供氧系统故障，立即关闭5号阀，支系统关闭10号（21号）阀，充n2，隋化、保压，迅速联系，查明原因，决定如何继续处理。
5、高炉确定操作氧气阀门负责人，未经负责人指派，其他人员不可操纵氧气有关阀门，防止发生意外。
富氧喷煤学习资料（ⅲ）
天津铁厂富氧喷吹煤粉技术介绍
天津铁厂原有五座高炉（3×550、600、300），1988年开始喷吹煤粉，1992年全厂煤比达到87kg/t，为了在原有焦炉生产能力的基础上将生铁产量提高到200万吨以上，只能靠增加煤比补充燃料不足。当煤比超过100kg/t（1995年）之后如何继续提高煤比，除尽可能提高风温外，只能靠采用富氧技术。而1994年天铁3×30吨转炉、2×6000m3/h制氧机投产，也为高炉采用富氧喷吹煤粉技术提供物质基础。
一、5#（300m3）高炉首先采用富氧喷吹煤粉技术
天铁5#高炉1989年10月建成，1992年7月采用喷煤技术，当年就达到较
高煤比，它距炼钢空分车间也近，决定先在5#高炉建立试验性的富氧设施，经过多次考察，选定氧气阀门站的设计方案。来氧压力为0.75mpa，供氧能力1000—3000m3/h经减压后进入冷风管道，管线长约250米，全部选用φ159×4.5的不锈钢管，其阀门站的内部流程和主要设备如下图：
1、j41w-25t型截止阀dn150铜质3个
2、流量计pn16量程0—5000m3/h
3、zmn-40k型薄膜调节阀dn1001cr18ni9ti
4、h41w-30t型止回阀dn150铜质1个
5、zspc-16ks型气动活塞切断阀dn1501cr18ni9ti
6、氧气压力表0—1.0mpa2个
另外还有吹扫和充压的n2系统对保证安全用氧很重要。
5#高炉富氧系统是1995年3月25提正式投入运行的初次用氧仅500m3/h，并相应调整喷煤量和焦炭批重，使用比较顺利，二季度煤比就达到145kg/t，下面列出其初次用氧和2004年的生产技术指标：
1995年二季度（300m3）2004年度（380m3）
有效容积利用系数t/m3.d2.1563.158
入炉焦比kg/t424365
煤比kg/t145156
富氧率%1.342.82
富氧量m3/h8512297
氧单耗m3/t3246
高炉风量m3/min8331068
风温℃9891119
数据表明氧耗32m3/t，使煤比增加了40kg/t和预测的每增1kg/t煤比需增氧0.6-1.0m3/t比较吻合，特别是从1996年10月1日到1997年9月30日，一年时间内连续用氧，富氧率为1.71%煤比达到151kg/t，个别月份富氧率2.48%，，煤比达到186kg/t处于当时国内较高水平。5#高炉富氧用的是炼钢余氧。和其他厂一样，炼钢富余就用，不富余就停。随炼钢生产发展，富余的氧越来越少，1997年四季度5#高炉终止了富氧喷煤试验。
二、天铁高炉全部采用富氧喷吹煤粉技术
为了保证高炉应用富氧喷吹技术，在5#高炉进行富氧喷吹煤粉试验的同时，天铁启动了高炉专用的15000m3/h制氧机的研究和设计，并于1998年9月顺利投入运行。这种制氧机的特点是采用内压缩流程，即在分馏塔内，当氧气尚处于液体状态用液氧泵将其压缩使其出塔后的压力即可达到0.6mpa,可直接送高炉使用，不再使用加压减压再送高炉使用的流程，氧气成本仅0.32元/m3(当时正常氧气成本为0.48元/m3)有利于降低高炉能耗和成本。为全厂高炉采用富氧喷煤技术提供了条件。
全厂高炉供氧流程和设备参数选择
按氧压0.6mpa，氧量15000m3/h设计，从空分厂出来的氧气总管为dn400的，首先分出一支dn200的去5#高炉代替其原来的输氧管道。dn400氧气总管到南区后分成两支dn300的管道。分别进入1#-2#和3#-4#高炉阀门站区，再分为两支dn200的进入高炉的各自阀门系统。阀门站内的流程和设备基本和5#高炉相同，只是规格由dn150的改为dn200的，本系统采用的是优质碳素无缝管，中间增加多处阻燃节，使用过程一直比较安全。
篇二：高炉富氧喷煤强化冶炼
高炉富氧喷煤强化冶炼 一、背景
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1、新钢公司第一炼铁厂1#、2#炉于2004年4月投产。高炉采用串罐式无料钟炉顶，三座球式热风炉，煤气干法除尘等新技术、新工艺。一铁厂原有喷煤系统，2001年3月投入用，设计制粉能力每小时14—18t/h，供二座高炉喷煤。随着1#、2#炉投产，原有的制粉、喷吹能力远远无法满足4座高炉喷煤要求，1#、2#炉喷煤比一直徘徊在90kg/t较低水平。为降本增效，07年年初公司决定实施喷煤增量工程，满足1#、2#炉富氧喷煤强化冶炼要求。
二、主要开发内容
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2、2.1 实施喷煤增量工程，提高煤粉供应能力
（1）通过管道二铁厂将制好的煤粉输往一铁厂，一铁厂在原有喷煤房附近，新增一套收粉、喷吹系统及相关控制装置，见表1。
36158吨，平均每天132t/d
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（2）为配合1#、2#炉喷煤量后，高炉富氧喷煤强化冶炼需 要，新增富氧调压站一座，内设二套富氧鼓风减压装置，设计 富氧率为2%。
该工程于2007年6月投入使用。2.2 抓好精料工作，改善炉况顺行
精料是高炉炼铁的基础。一铁厂在公司精料的基础上，通 过加强对入炉原燃料的检查与管理，实施厂内精料，为煤比达 标供良好的条件。
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（1）优化配料结构。一铁厂一直坚持精料方针，不断
优化炉料结构。具体做法为：①改进自产烧质量。随着烧设 备的改造，自产烧质量大为改善，铁分由56.81%左右提高至 58.89%，转鼓指数提高至81.63%左右，＜5mm粉末降至2.79% 以下。②增加球团矿的使用量，提高熟料率。
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（2）搞好过筛工作。过筛效果差，会使大量粉末入炉，料柱透气性变差，导致风量
萎缩，影响炉况的稳定和顺行。为了减少粉末入炉，1#、2#高炉主要采取了以下措施：①控制合适过筛速度。控制焦炭闸门开度和烧结矿振动给料机料流速度，延长筛分时间，既保证料速的需要，避免低料线，又保证筛分效果，减少了入炉粉末。②加强对原料系统的日常检查和维护。要求岗位人员每班检查原料系统的设备，清理槽下筛网，保证过筛效果。③加强入炉焦炭质量管理。一方面监控外购焦的质量变化，迅速反馈焦炭的质量变化情况，使高炉能及时采取应对措施；另一方面对不同质量的焦炭，分好、中、差三类混匀堆放，尽量减少因为焦炭质量波动造成对炉况的波动。
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2.3 改善煤粉在风口前的燃烧条件
喷煤量提高后，最重要的是保证煤粉在风口前尽可能燃烧 气化，否则过量的未燃烧煤粉进入炉渣或随煤气沉积在料柱中， 会给高炉冶炼带来很多问题。1#、2#炉采取提高风温、富氧、广 喷、匀喷等技术措施，以改善煤粉在风口前的燃烧条件。
⑴提高风温。高风温可以补偿喷煤后风口前理论燃烧 温度的降低，一般认为风温每提高100℃，理论燃烧温度可 提高80℃，另外，风温带入的物理热可以被高炉利用，而 不影响炉腹煤气量的变化。
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1#、2#炉各配有三座球式热风炉，蓄热面积148m2/m3。为了高炉使用高风温，主要采取以
下几个措施：①要求高炉值班工长保持高风温操作。在有炉温波动的情况下，以喷煤量作调节，避免风温大起大落，以更好更经济的调节方式调控炉温；②实施热风炉快速烧炉，增加换炉次数，由每天15次改为18次，提高热风炉的蓄热量。③适当提高废气温度。提高废气温度可以增加热风炉中、下部蓄热量，减少风温的周期性下降。废气温度由310℃提高至330℃（设计最高值不大于350℃），较攻关前提高22℃，07年4—12月风温达到1072℃，为煤比的提高提供了很好的保证。
⑵富氧鼓风。富氧可以提高风口前氧过剩系数，提高T理（理论 燃烧温度），改善煤粉的燃烧条件。一般认为每富氧1%，T理增加 35—45℃，而且富氧后可以提高煤气发热值，有利于风温的提高。 2007年6月，1#、2#炉富氧设施正式投用，氧源为炼钢余氧，设计最 大管路输氧量为4000m3/h，最大富氧率为2%。现富氧率基本控制在 1.5%左右，既有利提高风口前理论燃烧温度，促进煤粉燃烧，又有利 于强化冶炼。
? ⑶广喷匀喷。1#、2#炉从2007年4月2日开始双罐连续喷煤，14 个风口全部插枪送煤。同时，加强管理，保证稳定喷吹，杜绝喷煤管 路及喷煤枪受堵现象。要求看水工不间断巡检，发现异常情况及时处 理，防止喷煤管道堵塞而少喷煤粉。
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2.4 优化高炉操作
随着煤比的不断提高，焦炭负荷越来越重，焦炭骨架作用越来越明显，料柱透气性和透液性越来越差，为稳定炉况顺行，寻求合理的操作制度以改善料柱透气性成为提高煤比的关键。
⑴上部调剂。2004年6月，1#、2#炉已实现了矿焦多环布料。为了进一步改善煤气利用，增加炉缸热储备，同时也为高炉的上部调剂提供更为合理有效的技术手段，对布料模式进行进一步摸索。放矿角度为28°30°32°，各环位布料圈数视炉况灵活调整，总圈数控制为8圈。考虑对布料平台形成的影响，焦炭布料角度及各环布料圈数调整频率较矿石要少。几经反复终于摸索出大煤比条件下适宜的焦角、矿角以及相应的角差和环位、圈
数。对不同炉况如何使用角度差和环位、圈的变化进行调整也取得成功经验。 ⑵下部调剂。本着上部疏松边缘，下部吹透中心的原则%a
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