浅谈高炉理论煤气流速

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浅谈高炉炉况与冷却强度的关系

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《装备维修技术》2021年第13期

浅谈高炉炉况与冷却强度的关系

高兴

（河北鑫达钢铁集团有限公司炼铁总厂生产技术科，河北迁安064400）

摘要：高炉生产的目标是高产、低耗、优质与长寿，高炉生产长期的稳定顺行，与煤气流分布的合理稳定关系密切，而边缘气流与高炉的操作炉型是否合理息息相关，当操作炉型发生变化时，首先受影响的是边缘气流的分布，当边缘气流运动受阻时，就会产生快尺慢尺、偏料等情况，严重时会出现崩料、悬料现象，甚至出现较为严重的管道行程，给高炉生产带来极大的负面影响。关键词：冷却强度；操作炉型；炉墙挂结

前言

某公司本部炼铁厂目前正在服役的共有5座高炉，其中只有8#高炉在热区部位采用的是铸钢冷却壁，其它4座高炉的热区冷却壁均为铜冷却壁，这4座高炉中，5#、6#高炉为1080高炉，其顺行情况良好，各项经济技术指标都很优秀，冷却壁水温差相对平稳，炉墙各测温点的温度变化也不大；但另外两座1380高炉2#炉与7#炉的顺行状态与预期存在一些差距，其中一个重要原因就是热区壁体温度波动较大，说明了高炉热区部位不能形成相对稳定的渣皮，炉墙挂结时而过厚、时而脱落，操作炉型变化频繁，煤气流分布也无法稳定，导致高炉无法进一步强化，影响了高炉生产指标的提高。以炼铁7#炉为例，对这种问题的成因与解决方案进行剖析。1 高炉铜冷却壁的冷却机理

目前高炉常用的冷却壁有三种，分别为纯铜冷却壁、铸铁冷却壁和铸钢冷却壁，纯铜冷却壁的导热性能约是其它两种材料冷却壁的10倍之多，所以铜冷却壁在冷却强度方面具有其它材质无法比拟的优势，而且铜冷却壁表面温度低且温度相对稳定，金属热应力较小，使得铜冷却壁在使用过程中不易破损，能更好的保护炉衬，有利于一代炉龄的延长。

高炉煤气流量计算公式

高炉是冶金工业中用于生产铁水的重要设备，而煤气是高炉生产过程中的重要产物之一。在高炉运行过程中，准确计算煤气流量对于控制炉内气体状况、提高冶炼效率至关重要。下面将介绍一种常用的高炉煤气流量计算公式。

高炉煤气流量计算公式主要基于理想气体状态方程，该方程描述了气体在一定温度、压力下的状态。根据理想气体状态方程，煤气流量可以通过测量煤气温度、压力和密度来计算。

煤气流量的计算公式如下：

Q = A * v * ρ

其中，Q表示煤气流量，单位为立方米每小时(m^3/h)；A表示煤气截面积，单位为平方米(m^2)；v表示煤气流速，单位为米每秒(m/s)；ρ表示煤气密度，单位为千克每立方米(kg/m^3)。

煤气截面积A可以通过测量煤气管道的截面形状和尺寸来确定。煤气流速v可以通过测量煤气通过管道的速度来获得。煤气密度ρ可以通过测量煤气的温度、压力和相对湿度来计算。

煤气密度的计算公式如下：

ρ = (P * M) / (R * T)

其中，P表示煤气压力，单位为帕斯卡(Pa)；M表示煤气的平均分子量，单位为千克每摩尔(kg/mol)；R表示气体常数，单位为焦耳每摩尔开尔文(J/(mol·K))；T表示煤气的温度，单位为开尔文(K)。

煤气的平均分子量M可以根据煤气的成分和相对含量来计算。不同煤气的成分和相对含量可能不同，因此在具体计算时需要根据实际情况进行调整。

在实际操作中，还需要注意以下几个问题：

1. 温度、压力和密度的测量要准确可靠，可以使用专业的仪器设备进行测量。

2. 煤气截面积的测量要考虑管道的形状和尺寸，确保测量结果的准确性。

高炉合理煤气流分布探讨课件

高炉合理煤气流分布探讨课件
目录
• 高炉煤气流概述 • 高炉煤气流分布的理论基础 • 高炉合理煤气流分布的探讨 • 高炉煤气流分布的优化与控制 • 高炉合理煤气流分布的实践与展望
01 高炉煤气流概述
煤气流在炼铁过程中的作用
煤气流是炼铁过程中的重要组成部分，它负责将焦炭和煤粉从高炉的炉顶送入炉内，同时将高炉内的煤气和铁矿石从炉底排出。
和压力的精确控制。
方法
采用数学模型和仿真技术，建立高炉煤气流速和压力分布的数学模型，通过仿真实验优化控制参
数和方法。
具体实施
根据高炉实际运行情况，调整传感器和控制系统，优化煤气流量控制阀和炉内操作参数，实现煤
气流速和压力的精确控制。
煤气流分布优化与控制的未来发展
发展趋势
随着科技的不断进步，高炉煤气流分布的优化与控制将更加智能
合理煤气流分布能够减少能量损失，提高高炉的能量利用率，从而提高产量。
降低能耗
通过优化煤气流分布，可以降低高炉的能耗，减少生产成本。
改善高炉操作稳定性
合理煤气流分布能够提高高炉的稳定性，减少操作波动，降低安全风险。
高炉合理煤气流分布的实践案例分析
1 2 3
案例一
某钢铁企业通过优化煤气流分布，提高了高炉产量和能源利用率，降低了能耗和生产成本。
化、自动化和精细化。

高炉煤气运动

多数高炉在炉身下部装有测压装置，这样就可以测量出风压与炉身下部之间的压差△p下和炉身下部与炉顶之间的压差△p上。利用△p下和△p上可以算出高炉下部透气性指数和上部透气性指数，并借此判断高炉行程。例如，当出现崩料，悬料(见悬料与坐料)等现象时，就可以利用上、下部压差的变化，判断故障发生的位置并采取相应的措施。也有的高炉在炉身部分设2～3层测压装置，连同风压和炉顶压力便可以取得高炉3～4个区域的压差(图3)，这对分析高炉操作很有帮助。对于沿高炉高度上静压力变化的研究表明，炉料的透气性发生变化和装料制度变更时，主要对高炉上部压差有影响;而风温，风量，造渣制度(初渣数量和初渣性质)等则主要影响下部压差。当炉况不顺，出现悬料时，在悬料区段压差升高，而在管道行程时，该区段压差降低。
(1)高压操作使炉内煤气流速降低，而且流速与CO2%和温度有关，流速高处，煤气温度高，CO2含量低。
(2)用同位素氡、氪85和水银蒸气作示踪原子，测量得到：
由此推算煤气的线速度在2.5～6.8m/s之间。计算结果是固定床空隙度为0.416～0.42的炉料在运动时空隙度达到0.457～0.634，也就是增加了1.09～1.51倍。
介绍
介绍
高炉炼铁过程中在风口燃烧带产生的炽热煤气穿过料柱上升到炉顶的过程。煤气在运动过程中，将热量传给下降的炉料而本身则被冷却，同时煤气中的CO和H2作为还原剂参加铁矿石的还原反应并转化成CO2和H2O。煤气与铁矿石的接触时间、紧密程度及分布的均匀性将直接影响煤气的热能和化学能的利用程度，即影响燃料消耗；而煤气的机械运动既遇到炉料的阻力又给炉料以支撑力(△p)，其大小直接影响高炉进风量的多少，又影响炉况的顺行情况。因此，使煤气流与炉料充分接触，而对炉料的支撑力又最小乃是获得良好高炉操作技术指标的重要条件。研究高炉煤气运动主要是研究高炉内的压力场和煤气流量的分布，煤气运动过程中成分和温度的变化以及影响上述过程的主要因素，以期获得最好的高炉技术经济指标。

高炉煤气发电

1.高炉煤气的特性

高炉煤气其组成成分中惰性气体（N2、CO2等）占大部分，且可燃成分主要为CO；因而它的低位发热值极低，一般情况下，其发热值仅为2930KJ/Nm3～3550KJ/Nm3。

由于高炉煤气中含有大量的惰性气体，可燃成份少，每立方米煤气燃烧时参与燃烧的空气也少，但要产生一定量的热量，所需要的煤气量就要大，每吨蒸汽产生的烟气为燃煤锅炉烟气量的1.7倍；煤气中极少含硫，加上CnHm含量也极少，烟气的露点较高，即使在点火初期也不会结露，无需考虑低温腐蚀等问题。

高炉煤气中的可燃成分主要为CO，混合气中的CO浓度及着火环境是决定高炉煤气的着火温度的两要素；实验证实高炉煤气于空气的混合气中高炉煤气的着火浓度为35%～71%，着火温度为530℃～660℃，这种着火条件要求较高，但因其燃烧为气气单相化学反应，只要技术措施组织正确，燃烧效率也能达到满意程度。高炉煤气的特性决定了其理论（绝热）燃烧温度低（理论燃烧温度仅为1250℃～1300℃），这个温度仅为燃煤的理论燃烧温度的60%左右，在运行的物理特性是火焰的中心温度较低、化学反应速度也低。设计时就要考虑给予煤气足够的燃烬时间，同时要解决燃烧火焰不易稳定、易产生脉动现象、易脱火等问题，保证燃烧安全。

2.1合适的热风温度

由于煤气的着火温度较高，有关研究表明，当煤气与空气的混合气从室温升高到着火温度所吸的热量占煤气总放出的热量的37%左右，因而提高入口混合气的温度，使混合气的温度及早地升高到着火温度，能使煤气及早地着火。提高混合气的温度有两种方法：一是采用较高的高炉煤气温度；二是采用较高的空气的温度。较高的高炉煤气温度，因其体积量大效果最明显，其加热方式多采用热管换热器，但热管换热器易堵灰（即使灰份很少）、腐蚀后安全性不好、造价较高、检修不方便，考虑到这些因素，一般不用这种方法。采用较高的空气的温度，虽然因其体积量小，效果差一些，温度高也可使混合气达到较高的温度，且这种方法最为方便、安全，造价也低。设计时空气预热器出口空气温度一般定为370℃左右。另外提高了混合气的入炉温度，同时也提高了炉膛的吸热量比，把尾部的热量移至炉膛内，降低了尾部省煤器的吸热量比，降低了省煤器出口的沸腾度，省煤器运行更安全，锅炉有更足的出力。

高炉煤气及煤气、炉料的运动

一解释题：

1．炉料、煤气的水当量

答案：所谓水当量就是指单位时间内通过高炉某一截面的炉料或煤气，其温

度升高或降低1℃所吸收或放出的热量，即单位时间内使煤气或炉料改变1℃所产生的热量变化。（包括化学反应热、相变热和热损失等）。

2．炉料有效重力

答案：料柱重力克服散料层内部颗粒间的相互摩擦和由侧压力引起的摩擦力

之后的有效质量力。

3．高炉内的热交换现象

答案：炉缸煤气在上升过程中把热量传给炉料．温度逐渐降低。而炉料在下

降过程中吸收煤气热量，温度逐渐上升，使还原．熔化和造渣等过程

顺利进行。这就是热交换现象。

4．透气性指数:

答案：表示通过散料层的风量与压差的比值，即单位压差通过的风量，反

映气流通过料柱时阻力的大小。以Q/△P表示，其中Q—风量，△P—

压差。

二填空题

1．两种或多种粒度混合的散料床层,其空隙率与大小粒的( )比和( )

比有关。

答案：直径；含量P128

2．高炉炉料下降的力学表达式为( )。

答案：F＝G料－P墙－P料－ΔP浮

3．高炉内运动过程是指在炉内的炉料和( )两流股的运动过程。

答案：煤气

4．高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气三种煤气中，发热值最低的是( )，发

热值最高的是( )。

答案：高炉煤气；焦炉煤气

5．初渣在滴落带以下的焦炭空隙间向下流动，同时煤气也要穿过这些空隙向上

流动。所以，炉渣的( )和( )对于煤气流的压头损失以及是否造成液泛现象影响极大。答案：数量；物理性质(粘度和表面张力)

6．在( )区间内，煤气与炉料的温差很小，大约只有50℃左右，是热交换

极其缓慢的区域，常称为热交换的( )。

浅谈高炉理论煤气流速

摘要本文介绍了高炉理论煤气流速的计算、影响因素及应用，为高炉合理强化冶炼提供理论基础。

关键词高炉强化冶炼理论煤气流速

Abstract This article introduces the calculation, influencing factors and application of coal gas flow rate of blast furnace. And all provide the base for strengthening smelting reasonably of blast furnace.

Keywords blast furnace strengthening smelting coal gas flow rate of blast furnace

前言

高炉强化冶炼以后，单位时间内产生的煤气量增加，煤气在炉内的流速增大，煤气穿过料柱上升的阻力上升，高炉炉内向上运动的煤气与向下运动的炉料之间的矛盾越来越突出，如何避免矛盾的爆发成为高炉技术工作者的重要任务，技术工作者先后提出了风量、炉腹煤气量等衡量标准。本文利用理论煤气流速衡量高炉强化幅度，介绍了理论煤气流速的计算、影响因素及应用，理论煤气流速综合考虑了原燃料质量、操作参数及炉型特点对高炉强化幅度的影响，为高炉合理强化冶炼提供理论基础。

1理论煤气流速理论

1.1炉缸煤气量

炉缸煤气量是衡量高炉强化程度的重要参数，随高炉强化幅度提高，炉内料柱实际通过的煤气量增加。计算炉缸煤气量：

公式 1[1]

：炉缸煤气量，m3/t；：吨铁入炉风量，m3/t；：鼓风湿度，%；：富氧率，，%；：煤比，Kg/t；：煤粉中水分含量，%；：煤粉的H含量，%；：煤粉燃烧率，%。

高炉煤气设计规范

高炉煤气干法布袋除尘器设计规范

1 总则

1.0.1为在高炉煤气干法布袋除尘设计中贯彻执行国家法律法规和有关技术经济政策,做到设计先进、经济合理、安全适用,特制定本规范。

1.0.2本规范适用于低压脉冲布袋除尘和反吹风大布袋除尘两种高炉煤气布袋除尘。1.0.3本标准适用于高炉煤气干法布袋除尘的新建、扩建和改造设计。

1.0.4高炉煤气干法布袋除尘设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语

2.0.1气体的标准状态 standardized status of gas

温度为0℃,大气压力为101.325kPa时的气体状态。

2.0.2工况气体流量 flow rate of the actual treated gas

在实际工作温度、湿度、压力下进入除尘器的气体流量。

2.0.3工况系数 working condition coefficient

工况体积与标况体积的比值称为工况系数。

2.0.4过滤负荷;气布比 surface load;air to cloth ratio

单位时间内单位有效过滤面积上通过的含尘气体量,单位是m3/m2 h。

2.0.5过滤风速 filtration velocity

含尘气体流过滤布有效面积的表观速度,单位是m/min。

2.0.6荒煤气 untreated gases

未经净化的煤气,又称粗煤气。

2.0.7净煤气 treated gases;clean gases

经过净化后、含尘量达到国家标准的清洁煤气。

2.0.8 干法除尘 dry dust collector

高炉喷煤基本知识

一、喷吹煤粉对高炉的影响：

1、炉缸煤气量增加，鼓风动能增加，燃烧带扩大。煤粉含碳氢化合

物高，在风口前气化后产生大量H2，使炉缸煤气量增加，煤气中的

H/C比值越高，增加的幅度越大，无疑也将增大燃烧带；H2的粘度和密度

均小，穿透能力大于CO，部分煤粉在风管和风口内就开始脱气分解和燃烧，所形成的高温混合气流其流速和动能远大于全焦冶炼时的风速和动能，故喷吹煤粉后，风口面积应适当扩大，以保持适宜的煤气流分布。

2、理论燃烧温度下降，而炉缸中心温度均匀并略有上升。理论燃烧

温度下降的原因：①喷入煤粉量冷态进入燃烧带；②煤粉中碳氢化合

物在高温作用下先分解再燃烧，分解反应吸收热量；③燃烧生成的煤气量

增加。

炉缸中心温度上升的原因：①煤气及动能增加炉缸径向温度梯度缩小；

②上部还原得到改善，热支出减少；③高炉热交换改善。3、料柱阻损增加，压差升高。①喷吹后煤气量增加流速加快；②料

柱中的矿/焦比值越大。

4、间接还原发展。①煤气中还原成份（CO+H2）浓度增加；②H2

的数量和浓度显著提高，炉内温度场变化。二、喷吹燃料“热补偿”

喷吹燃料以常温态进入高炉要消耗部分热量需进行热补偿，经验

表明：喷煤量增加，50kg/t·Fe需补偿风温均80℃。三、热滞后：

煤粉在炉缸分解吸热增加，初期使炉缸温度降低直到新增加喷吹量带来的煤气量和还原气体浓度（尤其是H2量）的改变而改善了矿石的加热和还原下到炉缸后，开始提高炉缸温度比过程所经历的时间为“热滞后”时间，即炉料从H2代替C参加还原的区域（炉身温度1100～1200℃处）下降到炉缸所经过的时间，一般滞后时间在2—4h。

高炉粗煤气系统的设计浅谈

于管径的直段。
计中均采用了这种做法，形式如图２所示。
表１粗煤气系统各部分煤气流速范围：部位煤气流速，标米／秒
导出口导出管和上升管３～４５～７
值一般为２ｏ～３ｏｋ／９０８０Ｊ，是一种低发ｍ
滤。高效的回收与净化高炉煤气不仅减少了对大气的污染，回收后的净化煤气又作
为能源利用到钢厂的其它生产中，为钢厂
发展循环经济提供了很好的条件。
２设计的依据、
设计粗煤气系统，先要根据高炉本体和炉顶设备确定最佳的粗煤气管道形式，
炉的设计中，导出管与水平面的夹角就分别选取了５．。５ｏ３和２。其次，导出口应尽２量避免在铁口、渣口以及围管入口的正上
方，这些地方下料较快，煤气容易在这些
Ｎｆ．鼓风中的氮气含量；Ｎｍ：煤气中的氮气含量
这样可以有效减少管道阻力损失和积灰，
近几年来，我国大、中型高炉多采用５。３，但不绝对，这个角度的选取应以同时照顾到减少阻损和不影响炉顶设备及其平台为原则，在福建三钢５号高炉和杭钢１高号图１弧形连接管

高炉冶炼过程中的炉料与煤气运动

髙炉冶炼过程中的炉料与煤气运动

高炉冶炼过程中伴随着物质与能量的传递过程。这些物理过程是在流动的物质中发生的，即反应介质是以一定的速度运动而展开的，形成了以动量传递为基础的物质传递和热量传递。

高炉冶炼是在炉料自上而下，煤气自下而上，即在两个相互逆向运动过程中进行的，逆向流股中热量及动量的传递与输送包括两个物理机理，一种是由物质的分子运动引起的传递过程, 另一种是流体微团移动引起的输送过程。髙炉的冶炼过程尽管十分复杂，但是它具有的传输现象的特点仍然是很明显的。例如煤气穿过炉料层而上升是流体力学现象；煤气流加热炉料是传热现象；煤气流还原铁矿石以及风口前燃烧等都包含着气体扩散的传质现象。因此，高炉冶炼的工艺原理，由于结合了传输理论的应用而进入新的阶段。

一、散料层的流体力学现象分析

1、散料的主要参数

矿石、焦炭、石灰石等粒状物叫散料，它们的透气性对高炉冶炼指标有极大的影响。从流体力学看，散料各个颗粒间空隙所占的相对体积及单位体积的总表面积，对透气性有决定性影响。

(1)空隙度

散料各个颗料间空隙所占的相对体积即孔隙率或空隙度。

(2)比表面积

散料体积中物料的表面积与体积之比称为比表面积。

(3)形状系数

(4)当量直径

(5)平均流速

2、炉料下降的力学分析

物体在运动过程中总会遇到阻力，当炉料在髙炉自上而下运动时也是如此，炉料要往下运动必须使它自身的重力超过阻力，受到的阻力主要来自三个方面：

（1）炉料与炉墙之间的摩擦力P第

（2）炉料与料柱下部死焦堆之间的摩擦力P科；

（3）上升煤气对炉料的阻力及阿基米德浮力AP挣。

再谈高炉“炉腹煤气量指数”问题

那树人

【摘要】现今流行的高炉“炉腹煤气量指数xBG”,其概念不够准确,不够科学,计算还需要修正、规范;它虽是一个有用参数,但难以替代“冶炼强度”成为评价高炉冶炼状况的重要指标.文献给出的高炉面积利用系数ηA与xBG之间的关系式,在通常情况下是不能成立的,仍为“炉腹煤气量指数”概念缺失所致.按“炉腹煤气量指数xBC”设计高炉炉缸直径的新公式,与以往采用的按冶炼强度设计的公式,实质上是相通且一致的,没有本质区别.

【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》

【年(卷),期】2013(032)004

【总页数】4页(P321-324)

【关键词】高炉冶炼;炉腹煤气量指数;问题探讨

【作者】那树人

【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010

【正文语种】中文

【中图分类】TF538

新近兴起的高炉“炉腹煤气量指数”的理论，在炼铁界引起越来越多的注意，但研究分析能够发现存在某些问题，也应该引起人们的重视.笔者已有文章谈及高炉“炉腹煤气量指数”、“炉腹煤气效率”这类概念所存在的问题，这里再做进一步

探讨.

1 “炉腹煤气量指数”的概念与计算

“炉腹煤气量指数xBG”，文献作者在许多文章中阐述其意义与作用，给出的定义是“单位炉缸断面积上通过的炉腹煤气量”［1］，其算式为:

式中，d为炉缸直径，m;VBG为炉腹煤气量，其计算和注释是:

式中，VB，VO2分别为风量和富氧量，Nm3/min;WB为鼓风湿分，g/Nm3;PC 为喷吹煤粉量，kg/h;H为煤粉含氢量.

由定义及算式能够看出，“炉腹煤气量指数xBG”就是按炉缸截面积计算的煤气流速(Nm/min)，且为煤气的标态、空炉流速.将这个煤气流速说成炉腹－煤气量－指数，仔细分析起来有几个不准确不科学的地方.

5.高炉冶炼过程的传输现象(08级)

炉料特性煤气特性
(1 − ε ) 2 ∆p / L = 1.75[ ]( ρ gω空 ) 3 φd eε
ε 3φd e K= ) = 0.57( 1− ε ∆p / L
ρ gω 2
透气性指数不同炉料特性
炉料种类焦炭球团矿烧结矿白云石息止角 36~44° 36~44° 28~32° 28~32° 32~36° 32~36° 36~38° 36~38° 空隙率 0.50 0.36 0.48 0.41 比表面平均直径 36mm 12.7mm 7~12mm 30.5mm 形状因子 0.72 0.92 0.65 0.87 透气性指数 4.0 0.48 0.59 1.75
式中：为与实际颗粒体积相等的球的表观直径，式中： d ′0为与实际颗粒体积相等的球的表观直径，亦可下式计算：亦可下式计算：
1 φ= dp
6G πNr
G－料层试样重量 N－料层中料块个数 r－料块密度 dp－料块平均粒径 dp－
料块φ↑→摩擦阻力、∆P↓ 摩擦阻力↓、料块摩擦阻力
当量直径水力学当量直径d 水力学当量直径 l：
第一项代表层流情况，第二项代表紊流情况第一项代表层流情况，高炉煤气流速可高达10～高炉煤气流速可高达～20m/s，相应的，相应的Re≈1000～3000，高～，炉处于紊流状态，第一项可舍去：炉处于紊流状态，第一项可舍去： (1 − ε ) 2 ∆p / L = 1.75[ ]( ρ gω空 ) 3 φd eε

浅谈优化高炉煤气放散塔的运行

浅谈优化高炉煤气放散塔的运行关键字：放散塔调节阀切断阀压力

前言：钢铁企业一般都设置有高炉煤气放散塔，高炉煤气放散塔用于放散过剩煤气，防止高炉煤气管网超压运行，造成事故。高炉煤气放散塔一般设置在高炉煤气管网的末端或靠近大煤气用户设置。一是考虑末端用户的压力需求，二是考虑大煤气用户突然停煤气，及时放散煤气的需要。钢铁厂大量的高炉煤气用来发电，单台锅炉的煤气用量高达30-60万Nm3/h。锅炉如果突然解列，高炉煤气管网的压力会急剧升高，击穿煤气排水器，导致人员煤气中毒。如何解决锅炉突然解列造成煤气排水器击穿的问题，需优化高炉煤气放散塔的运行。

高炉煤气放散塔的组成。高炉煤气放散塔一般设计三根支管，每根支管都设计有盲板阀组、调节阀、切断阀。调节阀用来调节煤气管网压力，切断阀用来防止煤气泄漏。吹扫氮气管接在每根支管的切断阀后，用于点火前和灭火后吹扫煤气管道。每个放散管顶部设置直立式火炬，火炬外侧布置有三个点火烧嘴。点火烧嘴下安装有电子点火枪和热电偶，点火枪用于点燃助燃气体，热电偶用于检测点火烧嘴喷出的助燃气体是否燃烧。吹扫氮气、助燃气体、高压点火系统、调节阀、切断阀等均受PLC系统控制。气动切断阀动作时间要求小于5秒，以确保动作快速性。

高炉煤气放散塔设计能力的选择。高炉煤气放散塔的设计不仅要考虑平时的放散，还必须考虑最大煤气用户突然解列放散煤气的问题，不能造成煤气管网瞬间超压运行，否则后果十分严重。正常运行点火放散煤气流速小于30米/秒，异常放散煤气流速取40米/秒。支管管径与煤气放散量的关系见下表。

高炉炼铁原理与工艺知识问答

1、高炉原料中的游离水对高炉冶炼有何影响？

答：游离水存在于矿石和焦炭的表面和空隙里。炉料进入高炉之后，由于上升煤气流的加热作用，游离水首先开始蒸发。游离水蒸发的理沦温度是100℃，但是要料块内部也达到100℃，从而使炉料中的游离水全部蒸发掉，就需要更高的温度。根据料块大小的不同，需要到100℃，或者对大块来说，甚至要达到200℃游离水才能全部蒸发掉。

一般用天然矿或冷烧结矿的高炉，其炉顶温度为100~300℃，因此，炉料中的游离水进入高炉之后，不久就蒸发完毕，不增加炉内燃料消耗。相反，游离水的蒸发降低了炉顶温度，有利于炉顶设备的维护，延长其寿命。另一方面，炉顶温度降低使煤气体积缩小，降低煤气流

速，从而减少炉尘吹出量。

2、高炉原料中的结晶水对高炉冶炼有何影响？

答：炉料中的结晶水主要存在于水化物矿石（如褐铁矿和高岭土）中间。高岭土是黏土的主要成分，有些矿石中含有高岭土。试验表明，褐铁矿中的结晶水从200℃开始分解，到400~500℃才能分解完毕。高岭土中的结晶水从400℃开始分解，但分解速度很慢，到500~600℃迅速分解，全部除去结晶水要达到800~1000℃。可见，高温区分解结晶水，对高炉冶炼是不利的，它不仅消耗焦炭，而且吸收高温区热量，增加热消耗，降低炉缸温度。

4、什么是高炉炼铁的还原过程？使用什么还原剂？

答：自然界中没有天然纯铁，在铁矿石中铁与氧结合在一起，成为氧化物，高炉炼铁就是要将矿石中的铁从氧化物中分离出来。铁氧化物失氧的过程叫还原过程，而用来夺取铁氧化物中的氧并与氧结合的物质就叫还原剂。凡是与氧结合能力比铁与氧结合能力强的物质都可以做还原剂，但从资源和价格考虑最佳还原剂是C、CO和H2，C

高炉内煤气运动和炉料运动

随着高炉大小和冶炼条件的不同，合理煤气分布的曲线也不会是完全一样随着生产水平的发展，人们对合理煤气分布曲线的看法和观点也有不同。传统观点认为“双峰式”曲线是最合理的，到本世纪五、六十年代后又有人认为’‘平峰式”或“中心开放式”的曲线最合理。但必须遵循一条总的原则：在保证炉况稳定顺行的前提下，尽量提高整个CO2曲线的水平，以提高炉顶混合煤气CO2的总含量，最充分利用煤气的能量，获得最低焦比。
应从下列几个方面对煤气曲线进行分析
(1) 曲线边缘点与中心点的差值。如边缘点CO2含量低，是边缘煤气流发展，中心CO2含量低，属中心气流发展。 (2) 分析曲线的平均水平高低。如CO2的平均水平较高，说明煤气能量利用好，反之，整个CO平均水平低，说明煤气能量利用差。 (3)分析曲线的对应性，看炉内煤气分布是否均匀，有无管道或是否有某侧长期透气性不好，甚至出现有炉瘤征兆的煤气曲线。 (4)分析各点的CO2含量。由于各点间的距离不相等，各点所代表的圆环面积不一样，所以各点CO2值的高低，对煤气总的利用的影响是不一样的，其中2点影响最大，1、3点次之，以5点为最小。煤气曲线的最高点若从3移至2点，此时即使最高值相等，也说明煤气利用有了改善，因为2点代表的圆环面积大于3点的。
影响Q有效的因素
1.炉腹角 α(炉腹与炉腰部分的夹角)减少，炉身角β(炉腰与炉身部分夹角)增大，此时炉料与炉墙摩擦阻力会增大，即P墙摩增大，有效重量Q有效则减小，不利炉料顺行。反之， α增大，β缩小，有利Q有效提高，有利炉料顺行。 2.一般认为，随着料柱高度增加，有效重量会增加，但是料柱高度增加到一定程度后，有效重量就不再增加。有的炉型不合理的高炉，由于炉身形成料拱，增加摩擦阻力，此时当高炉高度超过一定值后，有效重量反而会降低。应当理解的是，当料柱逐渐增高时，料柱的有效重量系数是不断降低的。因此说当前高炉炉型趋于矮胖型(H/D减小)这是有利顺行的，尤其适合于高度较高的大型高炉。 3.炉料的运动状态凡是运动状态的炉料下降过程中的摩擦阻力均小于静止状态的炉料，所以说运动态的料其有效重量都比静止态炉料的有效重量大。 4.风口数目通过实际测定，增加风口，有利提高Q有效。这是因为随着风口数目增加，扩大了燃烧带炉料的活动区域，减小了P墙摩，和P料摩，所以有利Q有效提高。 5.炉料的堆积密度越大， Q炉料增大，有利Q有效增大。因此，焦比降低后，随着焦炭负荷提高，炉料堆积密度提高，对顺行是有利的。 6.在生产高炉上，影响Q炉料因素更为复杂，如渣量的多少，成渣位置的高低，初成渣的流动性，炉料下降时的均匀程度以及炉墙表面的光滑程度等，都会造成P墙摩、 P料摩的改变，从而影响炉料有效重量的变化而影响炉料顺行。