高炉炼铁日常操作技术（上）

高炉炼铁日常操作技术（上） 核心提示：高炉炼铁应当认真贯彻精料方针,这是高炉炼铁的基础.，精料技术水平对 高炉炼铁技术指标的影响率在 70%,高炉操作为 10%,企业现代化管理为 10%,设备运行壮 态为 5%,外界因素(动力,原燃料供应,上下工序生产壮态等)为 5%.。高炉炼铁生产条件水 平决定了生产指标好坏。 高炉工长的操作结果也要由高炉炼铁生产条件水平和工长的操 作技能水平来决定。用科学发展观来认知高炉炼铁的生产规律，要承认高炉炼铁是个有 条件生产的工序.。高炉工长要讲求生产条件,但不唯条件,重在加强企业现代化管理。 全文内容 高炉炼铁日常操作技术 1、高炉炼铁是以精料为基础 高炉炼铁应当认真贯彻精料方针,这是高炉炼铁的基础，精料技术水平对高炉炼铁技术指标的影响率 在 70%,高炉操作为 10%,企业现代化管理为 10%,设备运行壮态为 5%,外界因素(动力,原燃料供应,上下工 序生产壮态等)为 5%.。高炉炼铁生产条件水平决定了生产指标好坏。 高炉工长的操作结果也要由高炉 炼铁生产条件水平和工长的操作技能水平来决定。用科学发展观来认知高炉炼铁的生产规律，要承认高 炉炼铁是个有条件生产的工序.。高炉工长要讲求生产条件,但不唯条件,重在加强企业现代化管理。 生产技术和企业现代化管理是企业行走的两个轮子,要重视两个轮子行走的同步，否则会出现来回摇 摆或原地转圈。 精料方针的内容: •高,入炉料含铁品位要高(这是精料技术的核心)，入炉矿含铁品位提高 1%，炼铁燃料比降低 1.5%， 产量提高 2.5%，渣量减少 30kg/t，允许多喷煤 15 kg/t。 原燃料转鼓强度要高。大高炉对原燃料的质量要求是高于小高炉。如宝钢要求焦炭 M40 为大于 88%，M10 为小于 6.5%，CRI 小于 26%，CSR 大于 66%。一般高炉 M40 要求为大于 80%，M10 为小 于 7%，CRI 小于 30%，CSR 大于 60%。 烧结矿碱度要高(在 1.8-2.0)。 • 熟, 熟料比(指烧结矿和球团矿)要高。目前炼铁企业已不再追求高的熟料比，如宝钢熟料比为 81%。 增加高品位块矿，可有效提高入炉料含铁品位，有利于节能减排；减少造块过程中的能耗和环境污染。 • 稳, 原燃料供应的数量,比例和质量要稳定.。原燃料稳定是高炉生产的灵魂,也是当前我国高炉炼铁 生产存在的最大问题.。 • 均 , 原燃料的粒度和成份要均匀。这是提高炉料透气性的有效 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 。大、中、小粒度的炉料会有 填充作用，减少有效空间。一般要求 5-15 mm.粒级占比例小于 30%。焦炭在炉缸的空间要有 40%，这 也是评价焦炭质量的标准之一。 • 小, 原燃料的粒度要偏小。球团矿 8-16mm。 烧结矿 5-50mm.。焦炭 50-75 mm.。块矿 5-15 mm.。 小高炉所用原燃料的粒度可偏小些。 • 少 ，含有害杂质（s,p,F,Pb,Zn.K.Na等）要少。希望炉料中含碱金属要小于3% Pb含量小于0.15%。 • 好， 矿石冶金性能好：软熔温度高（大于 1350℃），熔化区间窄（小于 250℃），低温还原粉 化率低，还原率高（大于 60%）等。 2 、 高炉炼铁的地位和作用 炼铁工序在钢铁工业中是中流底拄，有承上启下的作用。钢铁工业生产的高物耗，高能耗，高汚染 主要是体现在炼铁工序。生产一吨铁要消耗 20 多吨自然资源，其工序能耗占联合企业总能耗的 50%， 汚染物排放为三分二。2008 年前三季全国重点企业炼铁工序能耗为 429.49kgce/t,烧结工序能耗为 55.51kgce/t,焦化工序能耗为 120.52kgce/t。外排炉渣 320kg/t,产生 15-50kg/t 粉尘，1.5 吨 CO2。95% 的二恶英由烧结工序产生。 目前，全世界高炉炼铁仍是炼铁的主流程。2007 年全世界产铁 9.4364 亿吨，而非高炉炼铁产量只 有 7100 万吨，只占生铁总产量的 8%。其中直接还原铁有 6722 万吨，熔融还原铁有 400 万吨，而且短 期内不会改变这种状态。中国是世界炼铁大国，2007 年产铁 4.894 亿吨，占世界 49.5%，有力地支撑我 国钢铁工业的健康发展。 3 、 高炉炼铁的操作方针 • 要全面贯彻‘高效，优质，低耗，长寿，环保’的十字方针。 • 执行‘四稳一活’的 操作思路。 即，送风，装料，造渣，热 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 要稳定，炉缸要活跃。 • 工长操作要体现出集体主义精神，不搞个人英雄，三个工长操作要统一标准。 • 要制定出适合本高炉炼铁具体情况的操作原则。如各班料批波动±2 批，炉温波动 Si 0.5±0.1 等。 高炉的顶压，料线，风口经调整等项目的变动要经集体讨论。 • 不同时期的高炉有不同的操作制度，要及时进行变动。要以炉况顺行，炉温充沛，高产低耗为目 的。 4、 高炉炼铁的操作任务 在现有条件下，科学合理地充分利用一切操作手段来调整好高炉内煤气分布，炉料合理运动，炉缸 热量充沛，渣铁流动性好，能量得到科学利用等。实现高炉稳定顺行，高产低耗，长寿环保。完成对炉 料的加热，还原，熔化，造渣，脱硫，渗碳，渣铁分离和顺畅流出高炉的任务。同时要完成节约资源和 能源，减少汚染物排放的任务。 高炉炼铁工序有产品制造，能源转换，消纳废弃物的功能。 5、 对高炉工长操作的基本要求 掌握高炉炼铁基础理论知识。 了解高炉炼铁生产基本规律，能科学合理准确地运用各种操作制度。 及时准确发现高炉运行的变化及发展趋势，作出科学合理判断，采用正确的手段对高炉运行进行调 整，确保高炉稳定顺行，高产低耗。 6 、高炉运行状态判断和判断的手段 因原燃料质量的变化，气候变化，设备运行状态的不稳定，以及多种外界因素(动力,原燃料供应,上 下工序生产壮态等)的影响，高炉运行状态总是在变化之中，判断高炉运行状态的重点内容是炉况向热， 还是向凉，变化的趋势有多大？ 判断的手段有两个方面： ⑴眼睛观察：看原燃料质量，看风口，渣铁样，看煤气燃烧颜色等。 看风口要勤，接班、班中、交班均要看（凉热，趋势，风口工作均匀度，煤抢工作状态等）。看出 铁 Si 和 S 的含量、变化。看出铁的火光，烟雾，流动性，凝固速度和型状。每次出铁出渣均要取样（外 观、断口、冷却收缩，出铁出渣过程中温度的变化），并要保存一个班，以资对比参考。通过炉顶摄像 和休风时观察炉顶布料，料面状态，可判断煤气流运行状态，分布，有无偏料，管道，塌料，以及布料 的效果。 眼睛观察最直观，最早，最准确，是判断高炉运行状态最科学的依据。工长们应予以高度重视。 ⑵仪器仪表数据反映 重点是热风压力，透气性指数，料尺，炉顶和冷却系统温度等的变化。 热风压力对高炉运行状态变化最敏感，可看出高炉运行走势，是高炉运行休复风操作的重要依据。 热风压力和风量表是高炉运行状态的最重要反映，包括了高炉行程的综合情况，如煤气与炉料相适 应情况，料柱透气性与热制度的发展趋势等。同样的风压升高，所反映的内容可能是不一样，要作具体 分析。高炉向热、渣铁放不净、管道行程堵塞、原燃料粉末增多，矿石冶金性能变化（软熔温度、软熔 区间、低温还原粉化率）等均会造成风压升高，所采取的处理措施也不一样。 炉顶煤气的压力、温度和成份是表明高炉能源利用率、铁矿石间接还原程度，以及炉顶煤气分布情 况。如煤气 CO2 各点相差大于 3%以上，说明有偏料现象。炉顶煤气温度各点相差不大于 30-50℃为正 常。 透气性指数可及时反映出炉料的透气性，煤气流变化，炉况凉热走势。透气性指数是风量除以压差 的值，表示某个高炉炉料透气性状态。其值在一定条件下是有个参考数，大于这个参考数表明高炉有管 道行程，小于这个参考数表明高炉难行，更小时表明高炉要悬料。 料尺的变化可及时反映出高炉稳定顺行状态，炉温变化趋势，复风操作的重要依据。 料尺突然下降超过 300mm 以上叫崩料，两尺相差 300mm 时叫偏料，料尺停滞两批料时间叫悬料。 两尺相差很大，但装一批料后，两尺相差缩小很多时，一般是由管道行程引起的现象。料尺下降速度是 直接反映炉料运行状态，也是高炉顺行的重要标志，是工长判断和调剂炉况的重要依据。 其它仪表数据反映的数据，如风量，风温，炉顶温度和煤气曲线，炉热指数，炉身和冷却系统温度 等均代表出高炉运行走势。这些数据要联合进行技术分析，并要取出一段时间跨度来进行技术分析才科 学合理。 7、 高炉炼铁的操作手段 ⑴ 送风制度的调整（又称下部调剂）； 包括：风量（反映在风压和压差），风温，富氧，脱湿鼓风，风速（风口径，长度，角度），鼓风 动能，以及喷煤对风量的影响等。 ⑵ 热制度的调整 调整焦炭负荷，风温，喷煤比。对冷却水进行调整（又称中部调剂）。 ⑶ 装料制度的调整（又称上部调剂）： • 固定因素：炉喉直经和间隙，大钟傾角，行程，下降速度，炉身角。 • 可调因素：料线，矿批重，装料顺序，布料器运行，无料钟布料，可调炉喉板等。 •上部调剂和下部调剂要相互配合 ，使煤气流合理分布，炉缸活跃，提高能源利用率，实现高炉操 作优化等。 ⑷ 造渣制度的调整： 炉渣性能：流动性，熔化性（长渣和短渣），稳定性，脱硫能力等。 炉渣性能的调整：碱度（二元，三元，四元），加 MgO(适应高 AI2O3 量), 低碱度排碱金属，提高 脱硫能力等。 8、 四个基本制度之间的关系 高炉顺行的前提：科学合理的选择送风制度和装料制度。 煤气流合理分布的基础：下部调剂送风制度，是对高炉生产起决定性作用。 维持高炉顺行的重要手段：上部调剂装料制度，用科学布料来优化煤气流的再分布。 炉缸热量充沛、生产稳定的前提：高炉热量收支平衡。 保证炉况顺行、炉体完整，脱硫能力强的条件：优化造渣制度。 四个基本操作制度是相互依存，相互影响。煤气流的合理分布取决于送风制度和装料制度。炉缸热 量充沛取决于热制度和送风制度。 9 、高炉操作的原则 高炉操作是以下部调剂为基础，上下部调剂相结合，实现高炉顺行稳定生产。 调剂炉况的原则 1) 建立 预案 社区应急预案下载社区应急预案下载社区应急预案下载应急救援预案下载应急救援预案下载 制，尽量早发现，早预测炉况波动的性质和程度，及早采取相应措施，杜绝重大事故发 生。 2) 在操作上是早动、少动，力求减少人为因素对炉况造成波动的幅度。 3) 要掌握各调剂量所产生的作用内容，起作用的程度。 4) 依据对炉况影响的大小，经济损失的程度，操作参数调整的顺序为：喷煤→风温（调湿）→风量 →料制→焦炭负荷→净焦 10、 调剂手段实施后，对高炉生产起作用的时间 1) 变动喷煤比会在 3~4 个小时后起作用，是实现高炉高效化（全风量，最高风温操作）的最好手段， 是料速调整的首选手段，可确保炉缸热制度稳定，生产指标最佳的目标。 2) 调剂风量一般在 1.5~2 小时起作用。降风温要损失焦比，改变软熔带位置，对合理炉型有影响。 3) 改变装料制度，特别是调整焦炭负荷，加净焦要在一个冶炼周期后起作用。改变装料制度会对煤 气流分布有较大影响。调整焦炭负荷对热平衡会有影响。 调负荷最好不变动焦批重（一般要求焦层厚为 0.5M，宝钢在 0.8M 左右），保证焦炭透气窗作用不 发生变化，以保证煤气流稳定。 4) 调剂风量、富氧、脱湿会立即见到效果 11、 送风制度的调整 高炉炼铁是以风为本，要尽量实现全风量操作，并且要稳定送风制度，以维持好合理炉型，气流分 布合理，炉缸活跃。 选择风量的原则：风量必须要与料柱透气性相适应，建立最低燃料比的综合冶炼强度在 1.0~1.1t/m³•d 的概念，是高炉炼铁节能降耗工作的重要指导思想。 冶炼每吨生铁消耗风量值（不富氧） 燃料比，Kg/t 540 530 520 510 500 消耗风量，m³/t ≤1310 ≤1270 ≤1240 ≤1210 ≤1180 以上为高炉炼铁工艺设计规范 4.2.5。 风机的选择为：风量为炉容的二倍左右。目前中小高炉大多数是选择大风机。 1) 固定风量操作 进行脱湿鼓风可使一年四季风量均衡。 稳定操作制度，三个班的要求要统一，实行固定风量操作要求各班装料批数<±2 批料。风量波动不 大于正常风量的 3%。 2) 调剂风量的原则和方法 每次调剂风量要在总风量的 3%左右，二次加风之间要时间大于 20 分钟，加风量每次不能超过原风 量的 10%。 以透气性指数为依据进行调整风量。 一般炉热不减风。炉凉时要先提风温，降低鼓风温度，增加喷煤量，不能制止炉凉时可适度减风 （5%~10%），使料速达到正常水平。 低料线大于半小时要减风，不允许长期低料线作业。 休风后复风一般用全风的 70%左右（风压，压差不允许高于正常水平），待热风压力平稳或有下降 趋势时才允许再加风，加风后的热风压力和压差不允许高于正常水平。 煤气流失常时，应以下部调剂为主，上部调剂为辅。 3) 不同容积高炉风速和鼓风动能的选择 炉容 m³ 100 300 600 1000 1500 2000 2500 3000 4000 炉缸直径 m 2.9 4.7 6.0 7.2 8.6 9.8 11.0 11.8 13.5 鼓风动能 15 25 35 40 50 60 70 90 110 KJ/S ~30 ~40 ~50 ~60 ~70 ~80 ~100 ~110 ~140 风速 m/s 90 ~120 100 ~150 100 ~180 100 ~200 120 ~200 150 ~220 160 ~250 200 ~250 200 ~280 冶炼强度升高，鼓风动能降低， 原燃料质量好的高炉风速和鼓风动能较高， 喷煤量提高，鼓风动能低一些，但也有相反情况， 富氧后，风速和鼓风动能均要提高， 冶炼铸造铁的风速和鼓风动能比炼钢铁低。 长风口比短风口风速和鼓风动能均低一些。 风口数目多，鼓风动能低，但风速高。 矮胖多风口高炉，风速和鼓风动能均要提高。 随高炉炉容的扩大（生产中后期），风速和鼓风动能均要增加。 一般情况下，风口面积不宜经常变动。 4) 冶炼强度的选择 利用系数=冶炼强度÷燃料比 不能使用提高冶炼强度的办法来提高利用系数。这是中小高炉使用大风机，进行高冶炼强度冶炼， 来实现高产的办法。这样做法是高能耗，高污染的作法。宝钢吨铁风耗为 950m³/t 左右，而中小高炉为 1200~1500m³/t。产出 1m³风要耗 0.85kgce/t 能耗。经济的冶炼强度在 1.0~1.1t/m³•d。在 1.1t/m³•d 冶强 以上，冶强每升高 10%，焦比升高 1.4%，炉渣脱硫能力降低。 高炉增产的正确方向是：降低燃料比，提高富氧率和炉顶压力。 用炉腹煤气量指数取代冶炼强度来衡量高炉强化程度是最科学，其定义为：单位炉缸面积上产生的 炉腹煤气量。操作较好的高炉炉腹煤气量指数在 58~66，最高为 70。 5) 富氧 富氧鼓风可提高产量，炉腹煤气量减少，吨铁煤气量减少，有利于提高喷煤比（风口前理论燃烧温 度提高）。所以，富氧要与提高喷煤比相结合。 风中含氧 21%增至 25%，增产 3.2%~3.5%；风中含氧 25%升到 30%，增产 3%。富氧 1%，可增 加喷煤量 15-20kg/t，煤气发热值提高 3.4%,可增产 4.76%，风口面积要缩小 1.0%-1.4%。因为富氧后煤 气体积会减小，要保持原来风速。高炉炉况不顺，要先停氧。 富氧 7%以上不经济。因氧是用电换来的。建议为高炉专门配备变压吸附制氧设备，不受炼钢富余氧 量变化的制约，含氧量也不用那么纯，85%即可，成本也低，运行灵活（开停只十几分钟）。 6) 脱湿鼓风 理论上风中每增加 1%的湿度，需要有提高 72℃风温来补偿，每 1%的湿度相当于 8g/m³鼓风。风中 每增加 1g 水，需要 9℃热风来补偿。实际高炉鼓风含 1g/ m³水后，会有 H2 的产生，有利于铁矿石还原， 是个放热反应。实际鼓风增湿 1g/m³,只要 6℃风温来补偿。 无喷煤的高炉，采用加湿鼓风可使用高风温炼铁，有利于增产降焦。 7) 高压操作： 炉顶煤气压力大于 0.03MPa 叫高压操作。由常压改为 80KPa 高压后，鼓风量可增加 10%~15%， 相当于提高 2%风量，再提高压力后，所增加风量为 1.7%~1.8%。 提高顶压 10KPa，可增产 10±2%，降焦比 3%~5%，有利于冶炼低 Si 铁，提高 TRT 发电能力，降 低炉尘量。 高压操作不利于 SiO2 的还原，强化了渗碳过程，故有利于冶炼低硅铁；一定程度降低焦比。高压操 作煤气体积减小，流速降低，压头损失减少，促进高炉顺行，允许加风波 2.5%-3.0% 12、 装料制度的调整 高炉煤气流合理分布取决于装料制度与送风制度的相互配合。装料制度优化可使炉内煤气分布合理， 改善矿石与煤气接触条件，减少煤气对炉料下降的阻力，避免高炉憋风，悬料。提高煤气利用率可降低 焦比，促进高炉生产稳定顺行。 1) 装料制度包括：装料顺序，炉料批重，布料方式，料线等。 2) 双钟炉顶设备装料方式 正同装 OOCC↓ 正分装 OO↓CC↓ 半倒装 COOC↓ 倒分装 CC↓OO↓ 倒同装 CCOO↓ 大钟倾角一般为 50~53°，大钟行程 400~600mm。 加重边缘装料的影响：由重到轻， 正同装→正分装→混同装→半倒装→倒分装→倒同装。 3) 无料钟炉顶设备 一批料，流槽旋转 8~12 圈，矿和焦的 α角差为 2°~4°。 α0 = αc + (2°~4°) 可实现单环、多环、扇形，螺旋布料，定点布料，中心加焦。大高炉可选择 α角 12 个档位。 无料钟布料易形成的料面：周边平台和中心漏斗，促进边缘和中心两股气流共同发展。 4) 布料效应 使用不同炉料，加重边缘效应为 天然矿石→大粒度球团矿→小粒度球团矿→烧结矿→焦炭→小粒度烧结矿 石灰石要布到中心，防止边缘产生高粘度的炉渣，使炉墙结厚。 5) 矿批重的选择 矿批重具有均整料面的功能，又有配合装料次序改变炉料纵深分布。 每座高炉均有一个临界矿批重，当矿批重大于临界矿批重，再增大矿批重时，会有加重中心的作用。 过大矿批重会加重边缘和中心的作用。 不同容积的高炉建议矿批重如下 炉容 m³ 100 250 600 1000 1500 2000 3000 4000 炉喉直径，m 2.5 3.5 4.7 5.8 6.7 7.3 8.2 9.8 矿批重，t 74 77 11.5 17 724 730 737 756 炉喉矿层厚,m 0.51 0.46 0.41 0.40 0.43 0.45 0.44 0.46 炉喉焦层厚，m 0.65 0.59 0.44 0.43 0.46 0.48 0.47 0.49