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高炉炼铁配比系数

2011-07-01 01:44阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2049542635

前言
近年来，首钢炼铁以高炉顺稳生产为核心，贯彻精料方针，优化作业参数，提升管理水平，在高炉长寿的基础上，焦比等主要技术指标接近国内一流水平，并在高炉自动化技术、高炉停开炉技术、高炉长寿技术、高炉冶炼控制技术、高炉管理技术等方面取得了进步，推动了首钢炼铁技术的发展。
表 1 近年来首钢部分高炉技术指标的进步
年度
 1号高炉
 3号高炉
系数
t/m3.d
 焦比
Kg/t
 煤比
Kg/t
 风温
℃
 系数
t/m3.d
 焦比
Kg/t
 煤比
Kg/t

风温
℃
2005
 2.287
 358.9
 113.8
 1119
 2.312
 362.9
 119.3
 1111
2006
 2.370
 329.4
 140.9
 1147
 2.370
 340.2
 141.8
 1125
2007
 2.391
 325.5
 143.2
 1179
 2.250
 344.9
 131.8
 1098
2008
 2.423
 335.4
 135.7
 1157
 2.285
 352.4
 112.7
 1081
2009
 2.437
 314.2
 151.8
 1166
 2.339
 341.7
 130.3
 1112

表 2 国内外部分长寿高炉的对比
高炉名称
 有效容积m3
 开停炉时间
 单位容积产铁量t/m3
日本千叶6号
 4500
 1977.6.17-1998.3.24
 13386
韩国光阳2号
 3800
 1989.7-2005.3
 13555
武钢5号
 3200
 1991.10.19-2007.5.31
 11090.5
宝钢2号
 4063
 1991.6.29-2006.8.31
 11612.4
首钢1号
 2536
 1994.8.9-
 13288（截至2010.11.30）
首钢3号
 2536
 1993.6.2-
 13953（截至2010.11.30）

1 高炉自动化技术的进步
1.1 高炉专家系统
首钢炼铁吸收国内外先进经验，开发了首钢2号高炉专家系统，该系统基于高炉现有的检测设备，利用人机界面中直观的画面、曲线，为高炉操作人员提供了丰富的操作信息，高炉的技术管理和日常调剂得到了规范和加强，保证了炉况的稳定和顺行。专家系统投入运行后，高炉操作人员可以方便的查阅高炉某一时间的全部冶炼参数，专家系统可以根据检测数据自动给操作人员提出操作建议，专家系统的应用改变了高炉操作的传统思维，提高了高炉自动化控制水平，这些都促进了高炉生产的精细化，有利于高炉生产的稳定。
高炉专家系统拥有配料模型、炉缸平衡模型、物料平衡模型、炉料分布模型、热平衡模型及预测铁水温度趋势模型等数学模型。数学模型可以进行静态的配料计算，也可以对动态的炉缸渣铁排放、炉内物料平衡、热平衡进行跟踪；可以对炉喉径向炉料分布情况进行模拟，也可以对炉温水平及变化趋势进行准确的预报。利用数学模型，高炉操作人员对炉况的控制更主动、有效，高炉专家系统在稳定炉况方面发挥了重要作用。
高炉专家系统拥有功能强大的数据库，利用检测设备直接测量及专家系统自动生成的数据，专家系统能够描绘高炉各项冶炼参数的变化趋势，尤其体现在十字测温、煤气成分、炉衬温度、冷却壁壁后温度的变化趋势等方面，专家系统提供高炉冶炼参数的变化趋势，用于分析判断炉况的变化，优化经济技术指标。
1.2 雷达料面监测
雷达料位仪是连续测量仪表，料线深度能够实时、准确的被反映，相比传统机械探尺，雷达料位仪能够进行料线深度的连续监测，这改变了炼铁工作者单纯依靠机械探尺，实现间断的料线深度监测的局面，雷达料位仪精度高、连续性强，对研究高炉炉料运动情况提供了更全面、准确的手段。炉喉径向料面形状是实现高炉合理煤气分布形态的关键，首钢2号高炉装备6台雷达料位仪，综合运用测量技术、数据采集技术、数据传输技术对高炉料面进行连续的深度测量，且炉喉料面分布基本呈中心轴对称，因此，仅利用雷达料位仪监测炉喉半径方向即可反映炉喉料面的形状，实现对炉喉径向料面形状的准确描绘，炉喉径向料面形状的实时监测，这为高炉正确认识自身的装料制度，进而正确调整装料制度，实现合理煤气分布奠定了基础。
2 高炉停开炉技术的进步
2.1 高炉停炉
高炉降料面停炉技术的定量化，规范了高炉降料面停炉过程的阶段及各项参数控制标准，为降料面停炉过程的安全、高效、环保提供了保障。停炉过程划分为两个阶段：正常料期、焦炭料期，正常料期又可分为炉内存在正常料的前、后两个时期，焦炭料期又可分为炉内全部为焦炭且料面在炉身下部、炉内全部为焦炭且料面在炉腰、炉内全部为焦炭且料面在炉腹及炉缸上部的前、中、后三个时期，由此，可以明确降料面停炉过程中各阶段的重点工作及定量化原则。以按降料面阶段对风量水平主动控制为核心，结合高炉降料面停炉的具体条件，定量化降料面停炉技术细化了降料面停炉过程的各项参数，实践表明降料面停炉过程中的实际参数与计划吻合，降料面过程安全、高效、环保。
2.2 高炉开炉
高炉开炉技术的定量化，规范了高炉开炉过程的阶段及各项参数控制标准，为开炉后经济技术指标的快速提升奠定了基础。开炉过程划分为三个阶段：软熔带成型阶段、出渣出铁适应阶段及矿批、负荷加重阶段，由此，可以明确开炉过程中各阶段的重点工作及定量化原则。以加风曲线为核心，结合高炉开炉的具体条件，定量化开炉技术细化了开炉过程的各项参数，实践表明开炉过程中的实际主要参数与计划吻合。
3 高炉长寿技术的进步
3.1 铜冷却壁使用
首钢2号高炉2002年5月开炉投产，为实现高炉的长寿与高效，采用铜冷却壁薄炉衬结构，在炉腹、炉腰、炉身下部安装3段铜冷却壁，作为国内较早使用铜冷却壁的高炉，开发了铜冷却壁热电偶温度连续监测系统、铜冷却壁炉墙内型管理模型等，高炉操作者以理论指导实践，借助铜冷却壁炉墙内型管理模型，在实践中深化对铜冷却壁的认识。高炉炉腹、炉腰、炉身下部是高炉长寿的制约环节，在该部位使用铜冷却壁，依靠渣皮的保护，实现了高炉炉腹、炉腰、炉身下部的长寿，同时薄壁炉衬提高了高炉容积，实现了高炉高效生产。铜冷却壁需要其热面的渣皮来实现对自身的保护，铜冷却壁热面的渣皮对炉内煤气分布的变化十分敏感，圆周方向局部渣皮频繁脱落危害极大，是炉内煤气分布不稳定的表现，必须及时调整、稳定煤气分布，实现渣皮的稳定成为铜冷却壁高炉稳定、顺行的关键，也是铜冷却壁高炉与其它高炉最重要的区别。铜冷却壁热电偶能够定性反映软熔带根部大致位置，反映渣皮厚度变化、渣皮脱落情况，监测高炉内型变化。
3.2 综合加钛护炉
综合加钛护炉技术，统筹考虑加钛护炉对高炉上部透气性的影响及对高炉下部炉渣流动性的影响，探寻合理的含钛炉料及适宜的钛料加入量，确保末期高炉高水平顺稳生产。在首钢高炉现有炉料结构的基础上，选定不同含钛炉料在不同钛负荷下组成的炉料组成，测定这些含钛炉料结构的冶金性能，由此选择合适的含钛炉料和钛负荷。以首钢高炉现有的炉渣结构为基础，测定不同碱度、不同MgO含量、不同Al2O3含量以及不同TiO2含量的炉渣黏度，由此选择TiO2含量较高且流动性能较好的炉渣成分作为高炉炉渣结构，通过控制渣中TiO2含量来控制钛负荷，以满足炉缸维护要求的钛负荷。
4 高炉冶炼控制技术的进步
4.1 炉缸工作状态控制
高炉顺行稳定生产要求炉缸工作活跃，中心死焦堆具有足够的透气性和透液性，炉缸环流减弱。高炉冶炼要采取活跃炉缸中心死焦堆的措施，保持适当的炉缸炉底及侧壁温度，维持活跃的炉缸工作状态。炉缸侧壁温度、炉缸炉底温度反应了炉缸内的温度场变化，随产量的提高，炉缸侧壁温度和炉底温度都呈升高趋势，随煤比的提高，炉缸侧壁温度呈升高趋势而炉底温度则呈下降趋势。炉缸工作活跃指数是监测炉缸工作状态的重要参数，为高炉长期高煤比生产下的冶炼参数调整提供依据，以达到高炉的顺行稳定生产。
提高原燃料质量，在高炉下部保持足够、稳定的鼓风动能的基础上，上部装料制度控制中心与边缘煤气的合理分配从而达到高炉顺行，这些措施有利于提高炉缸工作状态活跃性。通过对炉缸工作活跃指数的监测，及时调整各项高炉冶炼参数，保持指数在正常范围内，实现了高炉在高煤比下的顺稳生产，且炉缸侧壁温度保持在较低水平，实现了炉缸的长寿。
4.2 煤气分布控制
合理煤气分布涉及高炉稳定顺行、节能降耗、长寿等问题，合理煤气分布目标：一是炉况的稳定顺行，二是煤气利用的提高、燃料比的降低，边缘煤气流的过分发展，不但会造成炉体热负荷升高，影响高炉长寿，而且煤气利用率变差，能量消耗高，影响高炉长期稳定顺行；边缘煤气流的稳定，有利于冷却壁的保护和渣铁保护层的稳定，中心煤气流对煤气利用、能量消耗、强化冶炼产生影响，也对边缘煤气流的稳定产生直接影响。高炉合理煤气分布的目标是实现高炉的稳定顺行，在此基础上提高煤气利用，实现高炉炼铁的节能降耗，实现高炉的长寿。
高炉炉喉径向煤气分布指数反应了不同高炉、不同焦炭负荷下的炉喉径向煤气分布特征，炉喉径向各点的煤气分布指数相互影响，高炉炉喉径向煤气分布指数必须以整体的形式出现。炉喉径向煤气分布指数相对于单纯的十字测温温度更趋合理，各高炉的炉喉径向煤气分布指数可能存在差异，同一高炉、不同冶炼条件下的炉喉径向煤气分布指数也可能存在差异，各高炉应逐步建立自身的炉喉径向煤气分布指数体系。相对于高炉煤气分布的形态，高炉日常操作中对炉喉径向煤气分布的稳定性重视不足，往往不能及时发现炉况波动的前兆。炉喉径向煤气波动指数反应了不同高炉、不同焦炭负荷下的炉喉径向煤气稳定程度，炉况顺行较差时，十字测温第一点、第二点、第五点、第六点处炉喉径向煤气波动指数大，十字测温第三点、第四点处炉喉径向煤气波动指数与炉况顺行时基本相同，炉况顺行主要取决于对炉喉中心区域与边缘区域煤气流速波动幅度的控制。
5 高炉管理技术的进步
5.1 有害元素管理
高炉冶炼时，还原出来的Zn立即气化进入煤气，上升过程中有一部分随煤气逸出炉外，但易在管道中凝集；大部分又被氧化成ZnO并被炉料吸收再度下降还原，形成循环。Zn蒸汽在炉内循环，沉积在高炉炉墙上，可与炉衬和炉料反应，形成低熔点化合物而在炉身下部甚至中上部形成炉瘤。当锌的富集严重时，料柱空隙度变小，透气性变坏和炉墙严重结厚，炉内煤气通道变小，炉料下降不畅，高炉难以接受风量，崩、滑料频繁，对高炉顺行和经济技术指标产生影响。首钢高炉对原燃料ZnO含量及高炉锌负荷进行上限管理，高炉锌负荷超出管控标准后，及时调整相关原燃料的ZnO含量。
碱金属在高炉中能降低矿石的软化温度，使矿石尚未充分还原就已经熔化滴落，增加了高炉下部的直接还原热量消耗；能引起球团矿的异常膨胀而严重粉化；能强化焦炭的气化反应能力，使反应后强度急剧降低而粉化，造成料柱透气性严重恶化，危及生产冶炼过程进行；液态或固态碱金属粘附于炉衬上，既能使炉墙严重结瘤，又能直接破坏砖衬，碱金属氧化物与耐火砖衬发生反应，形成低熔点化合物，并与砖中Al2O3形成钾霞石、白榴石体积膨胀，使砖衬剥落。首钢高炉对原燃料Na2O+K2O含量及高炉碱金属负荷进行上限管理。
5.2

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