高炉四大操作制度讲义

高炉四大操作制度讲义

高炉操作的任务：

高炉操作的任务是在已有原燃料和设备等物质条件的基础上，灵活运用一切操作手段，调整好炉内煤气流与炉料的相对运动，使炉料和煤气流分布合理，在保证高炉顺行的同时，加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程，充分利用能量，获得合格生铁，达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。实践证明，虽然原燃料及技术装备水平是主要的，但是，在相似的原燃料和技术装备的条件下，由于技术操作水平的差异，冶炼效果也会相差很大，所以不断提高高炉操作水平、充分发挥现有条件的潜力，是高炉工作者的一项经常性的重要任务。

通过什么方法实现高炉操作的任务：

一是掌握高炉冶炼的基本规律，选择合理的操作制度。二是运用各种手段对炉况的进程进行正确的判断和调节，保持炉况顺行。实践证明，选择合理的操作制度是高炉操作的基本任务，只有选择好合理的操作制度之后，才能充分发挥各种调节手段的作用。高炉有哪几种基本操作制度：

高炉有四大基本操作制度：（1）热制度，即炉缸应具有的温度与热量水平；（2）造渣制度，即根据原料条件，产品的品种质量及冶炼对炉渣性能的要求，选择合理的炉渣成分（重点是碱度）及软熔带结构和软熔造渣过程；（3）送风制度，即在一定冶炼条件下选择合适的鼓风参数；（4）装料制度，即对装料顺序、料批大小和料线高低的合理规定。

选择合理操作制度的根据：

高炉的强化程度、冶炼的生铁品种、原燃料质量、高炉炉型及设备状况等是选定各种合理操作制度的根据。

通过哪些手段判断炉况：

高炉顺行是达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的必要条件。为此不是选择好了操作制度就能一劳永逸的。在实际生产中原燃料的物理性能、化学成分经常会发生波动，气候条件的不断变化，入炉料的称量可能发生误差，操作失误与设备故障也不可能完全杜绝，这些都会影响炉内热状态和顺行。炉况判断就是判断这种影响的程度和顺行的趋向，即炉况是向凉还是向热，是否会影响顺行，它们的影响程度如何等等。判断炉况的基本手段基本是两种，一是直接观察，如看入炉原料外貌，看出铁、出渣、风口情况；二是利用高炉数以千、百计的检测点上测得的信息在仪表或计算机上显示重要数据或曲线，例如风量、风温、风压等鼓风参数，各部位的温度、静压力、料线变化、透气性指

数变化，风口前理论燃烧温度、炉热指数、炉顶煤气曲线、测温曲线等。在现代高炉上还装备有各种预测、控制模型和专家系统，及时给高炉操作者以炉况预报和操作建议，操作者必须结合多种手段，综合分析，正确判断炉况。

调节炉况的手段与原则：

调节炉况的目的是控制其波动，保持合理的热制度与顺行。选择调节手段应根据对炉况影响的大小和经济效果排列，将对炉况影响小、经济效果好的排在前面，对炉况影响大，经济损失较大的排在后面。它们的顺序是：喷吹燃料——风温（湿度）——风量——装料制度——焦炭负荷——净焦等。调节炉况的原则，一是要尽早知道炉况波动的性质与幅度，以便对症下药；二是要早动少动，力争稳定多因素，调剂一个影响小的因素；三是要了解各种调剂手段集中发挥作用所需的时间，如喷吹煤粉，改变喷吹量需经过3～4小时才能集中发挥作用（这是因为刚开始增加煤量时，有一个降低理论燃烧温度的过程，只有到因增加煤气量，逐步增加单位生铁的煤气而蓄积热量后才有提高炉温的作用），调节风温（湿度）、风量要快一些，一般为1.5～2小时，改变装料制度至少要装完炉内整个固体料段的时间，而减轻焦炭负荷与加净焦对料柱透气性的影响，随焦炭加入量的增加而增加，但对热制度的反映则属一个冶炼周期；四是当炉况波动大而发现晚时，要正确采取多种手段同时进行调节，以迅速控制波动的发展。在采用多种手段时，应注意不要激化煤气量与透气性这一对矛盾，例如严重炉凉时，除增加喷煤、提高风温外，还要减风、减负荷。即不能单靠增加喷煤、提高风温等增加炉缸煤气体积的方法来提高炉温，还必须减少渣铁熔化量和单位时间煤气体积及减负荷改善透气性，起到既提高炉温又不激化煤气量与透气性的矛盾，以保持高炉顺行。

什么是热制度、表示热制度的指标

热制度是指在工艺操作制度上控制高炉内热状态的方法的总称。热状态是用热量是否充沛、炉温是否稳定来衡量，即是否有足够的热量以满足冶炼过程加热炉料和各种物理化学反应，渣铁的熔化和过热到要求的温度。高炉生产者特别重视炉缸的热状态，因为决定高炉热量需求和燃料比的是高炉下部，所以常用说明炉缸热状态的一些参数作为热制度的指标。

传统的表示热制度的指标是两个。一个是铁水温度，正常生产是在1350～1550℃之间波动，一般为1450℃左右，俗称“物理热”。另一个指标是生铁含硅量，因硅全部是直接还原，炉缸热量越充足，越有利于硅的还原，生铁中含硅量就高，所有生铁含硅量的高低，在一定条件下可以表示炉缸热量的高低，俗称“化学热”。在工厂无直接测量铁水温度的仪器时，铁水含硅量成为表示热制度的常用指标。在现代冶炼条件下炼钢铁的含硅量应控制在0.3％～0.5％，铁水温度不低于1450℃（中小高炉）～1470℃（大高炉）。

在现代高炉上（包括300立方米级高炉）都装备有计算机，并配以成熟的数学模型、甚至专家系统，在热制度的指标温度和热量两个方面，采用燃烧带的理论燃烧温度（t理）和燃烧带以外的焦炭被加热达到的温度（tc，也称炉热指数），表示稳定状况，采用临界热贮量（ΔQ临）表示热量状况。一般t理控制在2050～2300℃，而tc应达到（0.7～0.75）t理，ΔQ临应在630kj/kg（生铁）以上。

专家系统定义：（工艺计算，15分钟）

TQ=Q1+Q2-(Q3+Q4+Q5+Q6)[MJ/ton hot metal]

Q1鼓风显热（热风温度）sensible heat of hot blast(blast temperature)

Q2风口前焦炭燃烧热coke combustion heat in front of tuyere(o2+2c=2co)

Q3湿分分解吸热cracking heat of moisture

Q4炭素熔损反应吸热solution loss carbon reaction heat (co2+c=2co)

Q5高炉下部热损失heat loss in lower part BF,above tuyeres to middle shaft

Q6喷吹煤分解吸热pulverised coal(PCI)（2CxHx+2O2=2CO+H2）cracking heat

热状态指数（TQR）与炉温、铁水温度有关，反应动作：风温、风量、焦比、附加焦、小时煤量、小时富氧量等。

影响热制度的因素：

影响热制度的因素实际上就是影响炉缸热状态的因素。炉缸热状态是由高温和热量这两个重要因素合在一起的高温热量来表达的：单有高温而没有足够的热量，高温是维持不住的，单有热量而没有足够高的温度就无法保证高温反应的进行（例如硅的还原、炉渣脱硫等），也不能将渣铁过热到所要求的温度。高温是由燃料在风口燃烧带内热风流股中燃烧达到的，t理是它理论上最高温度水平；而热量是由燃料在燃烧过程中放出的热量来保证；而加热焦炭（达到所要求的温度tc＝（0.7～0.75）t理）和过热渣铁（温度到t渣＝1550℃左右及t铁水＝1450～1500℃），还需要有良好的热交换，将高温煤气热量传给焦炭和渣铁。因此影响炉缸热制度的因素有：

（1）影响高温（t理）方面的因素，如风温、富氧、喷吹燃料，鼓风湿度等；

（2）影响热量消耗方面的因素，如原料的品位和冶金性能，炉内间接还原发展程度等；

（3）影响炉内热交换的因素，例如煤气流和炉料分布与接触情况，传热速率和热流比W料/W气（水当量比）等；

（4）日常生产中设备和操作管理因素。如冷却器是否漏水，装料设备工作是否正常，称量是否准确，操作是否精心等。

由于燃料消耗既影响高温程度，又影响热量供应，所以生产上常将影响燃料比（或焦比）