高炉会议炉腹煤气量与高炉过程解析PPT教案

Q2
-1.4
N1
E
N2
-1.5
G
-1.6
-1.7
T1-3
-1.8
T1-2 T2-3
-0.18
Q1
0.6
-0.2
N2 0.58
-0.22
N1
Q2
-0.24
T1-3
0.56
-0.26
T2-3 G
T1-2
0.54
0.62 0.66 0.7 0T.2-724 0.78
T2-3 T1-2 T1-3 G N1
0.52
T c Qbu
N2BG
TBG BG
vBG
1350
Q1
1300
1250
Q2
2000 2040 2080 2120 2160 2200 2240
风风口口前前燃燃烧烧温度温/o度C
G
第178页/共30页
评价生产效率的诺模图
A B
C
吨铁炉腹煤气量/m3.t-1
1750
1700
T1-3
A
1650
T2-2
第23页/共30页
1 炉腹煤气量的性质
炉腹煤气量
炉腹煤气量指数
吨铁炉腹煤气量
炉
提高原燃
内
料质量
煤
改善炉料
气
透气性
炉腹煤气
风口耗氧量
热
热平衡
能
化 物料平衡
学
流
改善炉内
Rist线图
能
速
煤气分布
降低燃料比
提高煤气利用率
高利用系数
第34页/共30页
燃料比/kg.t-1 有效容积利用系数/t.(m3.d)-1
594
62.8
1618
318
2160
5.29
61.2
G 2318 58.94 3.42 1174 528
58.1
1433
293
2056
4.54
55.8
N1 2500 58.42 2.14 1178 517
58.0
1387
265
2096
4.39
52.2
N2 2500 59.21 2.14 1147 515
2000m3级高炉的“U”字型回归曲线
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
640
2.6
620
2.4
600
2.2
580
2
560
1.8
540
1.6
520
1.4
500
1.2
480
1
40
44
48
52
56
60
64
68
72
炉腹煤气量指数/m.min-1
2000
56.34 2.73 1182
580
62.0
1587
311
2137
5.10
58.6
T13
2000
56.15 2.85 1187
571
60.7
1556
306
2147
5.05
57.7
T22
2000
55.73 2.65 1175
602
63.7
1647
322
46
5.35
62.5
T23
2000
55.73 2.68 1182
两种计算风口燃烧温度
（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
按风口前经验公式计算的热收入/GJ.t-1
5.6
5.4
TB――热风温度，oC；
5.2
O2――富氧量，m3/m3
5
WB――鼓风湿度，g/m3
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
第110页/共30页
用Rist线的特征校算方法
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。
第89页/共30页
校算后2000m3级高炉数据及 风口燃烧温度及热量收入
吨铁炉 吨铁风
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
腹煤气 量
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
m3
t/(m2.d )
%
oC
kg/t
m/min
m3/t
m3/t
oC
GJ/t
%
T12
225
38 52
56
60
64
68
72
炉腹煤气量指数/m.min-1
200 76
CO 0.0274B2G 3.0131BG 32.824
vO2 0.1721B2G 15.662BG 第567页85/共.7320页
ηcoT2-2 ηcoN2 ηcoC2 ηcoQ2 VoT2-2 VoN2 VoC2
1600
1550
T2-3
1500
B
N1
1450
1400
N2
1350
Q1
C
1300
1250
Q2
2000 2040 2080 2120 2160 2200 2240
燃烧带风出口口前炉燃腹烧煤温气度温/oC度/oC
G
第189页/共30页
按高温区的热量收入分为两组：
（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。
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。
第134页/共30页
（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。
0
V' O2
22.4PcH 12000
风口耗氧量,m3/min： V02 0.21VB VO2
11.2WB
VB
V' O2
18000
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
高炉会议炉腹煤气量与高炉过程解析
会计学
第1页/共30页
1
1
炉腹煤气量的性质
2
炉腹煤气量指数与风口耗氧量
3
应用Rist线图的校算方法
4
一种评价热量消耗的工具
第12页/共30页
前言
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。
（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。
第145页/共30页
4.一种评价热量消耗的工具
4.8
Pc――喷煤量，kg/km3
4.6
4.4
4.2
4 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.6 按风口带热平衡收入热量计算/GJ.t-1
第156页/共30页
两者的风口燃烧带出口 炉腹煤气温度TBG 基本相同。
诺模图的制作
评价生产效率
新指标之间的
关系
等炉腹煤气量指数 反比例函数曲线
（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。
57.8
1406
269
2071
4.32
50.0
Q1 2650 61.95 1.20 1179 501
54.4
1342
250
2228
4.22
51.2
Q2 2650 59.19 2.15 1224 503
54.3
1326
254.
2150
4.28
51.8
第第190页页/共/共3300页页
Rist线图
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
高煤气利用率是我国高炉亟待重视的问题。
第56页/共30页
炉腹煤气量指数 与风口耗氧量和煤气利用率
52
375
在图1(b)中为Q2、N2、C2和T22炉腹煤气量指数与吨铁风口氧气
50
350 量和煤气利用率的关系
炉顶煤气利用率/% 吨铁风口氧气量/m3.t-1
48
325
46
300
44
275
42
250
40
FeO+C=Fe+CO CO2＋C=2CO
FeO+CO=Fe+CO2
-158.78 -172.34 +13.60
>1200 800~1200
<1200
煤气成分的变化/%
CO CO2 CO+CO2
＋
0
＋
0＋
＋
－＋
0
＋
0
＋
＋－
＋
－＋
0
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。
第78页/共30页
3. 运用Rist线图
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 碳素不完全燃烧 碳素完全燃烧 CO燃烧
反应式
热效应 kJ/mol
温度范围 /oC
＋125 C＋1/2O2=CO
+125.45
C＋O2=CO2
＋409 +408.76
CO＋1/2O2=CO2
+283.31
铁的直接还原 溶损反应 氧化铁的间接还原
算，使得EP、PB、BA及EA等直线的斜率相等，亦即燃料
比相等。由于要使各点都第在112页一/共条30直页 线上。
AA点
T2-3
1.42
N1
A
G
1.4
T2-2
Q1
T1-2
T1-3
Q2 N2
1.38
1.42 1.44 1.46 1.48
1.5
1.52
B
BB点
0.64
T2-2
PP点
0.62
E点
P
Q1
-1.3
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 。
第1290页/共30页
结语
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。
（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。
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。
vBG×ηA /1440=χBG
吨铁炉腹煤气量
炉缸面积利用系数
第167页/共30页
吨铁炉腹煤气量与高温热消耗之间的关系
1750
1700
T1-3
吨吨铁铁炉炉 腹煤腹气煤量/气m3.量t-1
1650
1600
等风口燃烧T2-2带热量收入Qbu
1550
T2反-3 比例函数曲线
1500
N1
1450 1400
Q2
Q1
T2-2
-1.9
0
0.1
0.2
第123页/共30页
0.5 0.9
N2
1
1.1
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。
VoQ2 红色为校算后的数据
FR
vO2
co
Q2 507.1(503) 254 49.24
N2 507.3(515) 269 50.15
T2-2 535.7(600) 322 42.54
数据分析的结果
（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。
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
第45页/共30页
？
Q1 Q2 N1
U
N2
X1 X2 T1-2
字型
T1-3
T2-2 T2-3
反映强化与
C1 C2
降低燃料比