高炉炼铁仿真操作系统操作作业规程.doc

高炉炼铁仿真操作系统实训指引书
绪论
高炉炼铁仿真操作系统功能

实训项目

实训目的

实训项目1 高炉炼铁工艺流程实训

任务1.1 按照规定纯熟打开仿真操作系统操作界面
任务1.2 纯熟说出高炉炼铁车间构筑物名称及作用
任务1.3 纯熟说出高炉炼铁车间重要设备名称及作用

知识链接

高炉内型尺寸

高炉
1
2
3
4
有效容积Vu m3 
766

2500
炉缸直径d mm
∮6800 

炉腰直径D mm 
∮7800

炉喉直径d1 mm
∮5300 

死铁层高ho mm 
1600

风口中心高Hf     mm
3300

炉缸高h1         mm
3800

炉腹高h2           mm  
  2800 

炉腰高h3     mm       
1900

炉身高h4     mm       
 10900 

炉喉高h5     mm   
2200

有效高hu   mm      
21600

炉腹角     α       
79°15ˊ40″

炉身角     β       
83°43ˊ03″

风口数目     个     
  18 

30
风口间距  mm       
1169.4

实训项目2 高炉上料实训
仿真实训条件：
（一）高炉槽下筛分、称量、运送系统构成
高炉槽下系统由矿槽、焦槽以及皮带机三某些构成，矿槽采用双排，设有大小矿槽12个，大矿槽测为6个烧结矿槽，小矿槽侧由2个普通球团矿槽、2个块矿槽、2个熔剂或锰矿槽构成设有5个焦槽，各矿槽下均设给料机、振动筛、称量漏斗等设备。配备一种矿石中间称量漏斗与一种焦炭中间称量漏斗，矿焦通过中间称量漏斗、经皮带上炉顶。同步拥有小块焦回收系统，1A-6A按烧结矿考虑，1B-6B按球团矿、锰矿熔剂、生矿考虑。
4.1.1  各高炉矿槽、焦槽配备（见表4—1）
表4—1  各高炉矿槽配备状况

项目
炉别         矿槽数（个）        焦槽数（个）           
        烧结矿槽        球团矿槽        块矿槽        焦丁槽                   
1、2号高炉        6×   m3        2×   m3        2×   m3        1×   m3        4×  m3         
储存时间（h）：焦炭：8h；烧结矿：12h；球团矿：12h；碎焦：8h；碎矿：8h。
4.1.2  槽下筛分、秤量设备（见表4—2，表4—3）
表4—2  筛分设备                       表4—3  秤量

      类别                        
规格        焦炭筛        烧结矿筛          类别                        
名称        矿        焦          
型  式        BTS-150-330        BTS-150-330        称量物         烧结矿
球团矿
块矿         焦炭

能 力 （t/h）        200        250                                     
筛面尺寸 （mm）        15003300        15003300                                     
筛分效率                        秤容积(m3）        6.9        6.9 

装料制度OC或C OL(大粒度矿)、OS（小粒度矿）
（二）重要控制功能
矿焦槽所有入炉原料采用分散筛分、分散称量+集中称量流程。按预先设定排料程序，将筛分合格后入炉原料依次给入中间漏斗称量后，再依次排放到相应胶带机。槽下设有排料程序控制，依照物料构成与上料规定任意选取，普通状况下焦炭可以选取3-4个称量漏斗同步工作，烧结矿可以每次选取3-4个称量漏斗，杂矿可以选取3-4个称量漏斗进行不同形式组合供料。

知识链接：
原燃料供应与控制
1) 分派原则：炉况处在非正常状况高炉，在恢复阶段供应理化性能好原、燃料。
2) 原燃料使用技术规定
(1) 矿槽使用由高炉提出，主管副作业长（或生产技术室主任）批准。
(2) 矿槽漏嘴必要轮流使用，漏嘴堵塞或故障不能漏料时必要及时解决。
(3) 高炉工长按用料规定配料，计算后写料单。
(4) 上料PLC控制程序，必要保证按料单精确漏料，秤量误差规定如下：
矿石<0.5%，焦炭0.3%～0.5%；与此同步，必要保证重量补偿功能工作正常。
(5) 暂时调剂变料，在5批之内可不用变料告知单，超过时则必要发变料告知单并输入微机内，停止时及时消除。
(6) 秤量校对：每班核对一次焦炭秤、矿石秤零点。
3) 合理炉料构造
高炉冶炼用原料重要有：烧结矿、球团矿和块矿，使用时必要合理搭配，最佳方案是：
高碱度烧结矿（R=1.75～1.85），配低碱度球团或块矿(硅石可用以暂时调碱度)
特殊状况也可以按下列规定配料：以块矿为主搭配高碱度烧结矿时，可用石灰石调碱度。
灰石必要装在每批料中间或一车料上边，把灰石分布到高炉中心。
精确、及时，为高炉上好每一批精料，全心全意为高炉服务。
二.    目的
1、入炉粉末率≤4%
2、影响高炉上料为0
3、原燃料数据精确率为100%
4、设备点巡检，润滑率为100%
5、安全事故为0
6、设备事故为0
环形布料；工作特点是倾角固定旋转运动。（2）定点布料；工作特点是方位角固定布料。（3）螺旋布料；工作特点是倾角变化旋转布料，倾角变化分为倾角渐变螺旋形布料和倾角跳变同心圆布料（4）扇形布料，工作特点是方位角在规定范畴重复变化。
4 原、燃料
4.1  供料系统重要设备
4.1.1  各高炉矿槽、焦槽配备（见表4—1）
表4—1  各高炉矿槽配备状况

项目
炉别         矿槽数（个）        焦槽数（个）           
        烧结矿槽        球团矿槽        块矿槽        焦丁槽                   
1、2号高炉        6×   m3        2×   m3        2×   m3        1×   m3        4×  m3         
储存时间（h）：焦炭：8h；烧结矿：12h；球团矿：12h；碎焦：8h；碎矿：8h。
4.1.2  槽下筛分、秤量设备（见表4—2，表4—3）
表4—2  筛分设备                       表4—3  秤量

      类别                        
规格        焦炭筛        烧结矿筛          类别                        
名称        矿        焦          
型  式        BTS-150-330        BTS-150-330        称量物         烧结矿
球团矿
块矿         焦炭

能 力 （t/h）        200        250                                     
筛面尺寸 （mm）        15003300        15003300                                     
筛分效率                        秤容积(m3）        6.9        6.9 

各高炉内型尺寸
               炉 别
项  目        1# 、2#          
有效容积Vu             m3        766          
炉缸直径d              mm        ∮6800          
炉腰直径D              mm        ∮7800          
炉喉直径d1              mm        ∮5300          
死铁层高ho              mm        1600          
风口中心高Hf            mm        3300          
炉缸高h1                 mm        3800          
炉腹高h2                 mm        2800          
炉腰高h3                 mm        1900          
炉身高h4                 mm        10900          
炉喉高h5                 mm        2200          
有效高hu                 mm        21600          
炉腹角                   α        79°15ˊ40″          
炉身角                   β        83°43ˊ03″          
炉缸断面积A             m2        36.30          
炉腰断面积B             m2        47.76          
炉喉断面积C             m2        22.05          
Vu/A        21.10          
Hu/D        2.769          
炉缸容积V1                m3        137.93          
炉腹容积V2                m3        117.32          
炉腰容积V3                m3        90.74          
炉身容积V4                m3        371.55          
炉喉容积V5                m3        48.51          
工作容积 Vg               m3        646          
风口数目                  个        18          
风口间距                  mm        1169.4 

5.1.2 高炉冷却构造(见表5—2)
表5—2  各高炉冷却壁段数
  冷却壁型
炉 别        光 面 段        带凸台段        炉底冷却形式          
1# 、2#        1～7段
（120 mm）        8～13段
（捣打SiC捣料）        ∮76×12mm
水冷         
5.1.3  高炉重要阀门直径(见表5—3)
表5—3   各高炉重要阀门直径

阀门（mm）
炉别     1# 2#   
炉顶
放散阀      ∮650×2 
均压阀       ∮200×2
均  压 ∮ 300
放散阀       ∮ 1890
煤气切断阀   ∮1200 
放风阀       ∮  ×1
调节阀组     ∮  ×3

5.2  高炉工艺参数
5.2.1  鼓风工艺参数(见表5—4)
表5—4  鼓风工艺参数

项目
炉别        冶炼强度 1.60～1.85（t/m3.d）       
原则风速140～180（m/s）       
鼓风动能104（Mpa/GJ）       
炉项压力0.15～0.20（MPa）       
压差0.12～0.16（Mpa）          

5.2.2  炉渣化学成分(见表5—5)
表5—5  炉渣化学成分

 炉渣化学成分  (%) 
铁种    CaO      SiO2        MgO        AI2O3    FeO 碱度            
炼钢铁  40～42   37～39    8.0～8.5     8.0～9.0   ＜0.60  1.15±0.02 

锻造铁  40～41    39～40  8.0～8.5   8.0～9.0 ＜0.50  1.00～1.05       
 5.2.3  高炉各部位水温差控制范畴见(表5—6)
表5—6   高炉各部位水温差控制范畴

部位         炉缸        炉腰         炉身
下部         炉身
中部           
        1～2段        3～5段                                     
水温差范畴 （℃）        ＜3        ＜4        6～8        8～10        10～12          
热流强度（KJ/m2.h）        34000        37000        35000        ～         

5.2.4  生铁含硅量与铁水温度 (见表5—7)
表5—7  生铁含硅量和铁水温度

炉      别        生铁含硅[Si]%      原则偏差（σsi）    铁水温度（℃）          
1#、2#        0.35—0.85        ≤0.15        1400～1450     
5.2.5各高炉冷却水水压规定值(见表5—14)
表5—14  各高炉水压规定数值

部位
炉别        炉   缸
(Mpa)        风   口
(Mpa)        平   台
(Mpa)        中  部(Mpa)        上 部       (Mpa)          
1#、2#        0.35        1.00        0.35        0.30        0.25         
注：对冷却水质规定
（1）PH值：6～8；
（2）悬浮物：不大于200mg/L；
（3）固形物：不大于500mg/L；
（4）进水温度：20℃～30℃，最高温度不超过35℃。

高炉基本操作制度：
送风制度是依照冶炼条件选取适当风口直径和长度、调节风量、维持较高风速和动能，以达到风口活跃和炉缸工作均匀。鼓风参数控制见表5—4。
1) 风口面积选取
在一定原燃料条件和冶炼强度下，规定有一种适当风口面积。在生产条件变化较大时，风口面积要相应地调节，特别是炉缸工作变差，上部调剂无效时，要坚决地调节风口面积和分布。
(1) 有筹划地变化冶炼强度、炉顶压力和喷吹数量时，要相应地扩大或缩小风口面积；
(2) 冬季冷风温度减少、原燃料质量恶化、渣铁运送困难不能保证准时放渣 、出铁时，可依照状况恰当缩小风口；
(3) 炉况异常、炉缸不活跃、吹不进风、在上部调剂效果不明显时要及时缩小风口（或堵风口）；
(4) 开炉和长期休风后复风，为保证送风后炉况稳定和安全出铁，需暂时堵某些风口；
2) 风量与风压
风量是强化高炉冶炼最积极因素。在炉况稳定顺行条件下，增长风量有助于提高冶炼强度、活跃炉缸。高炉必要依照原燃料实际条件(也就是透气性好坏)拟定本炉正常生产时压差和对称风压与风量。
3) 热风温度
风温是鼓风质量标志。鼓风带入热量是高炉重要热源之一。提高风温有助于活跃炉缸、提高喷吹物数量，减少焦比。因而，在喷吹煤粉条件下，热风温度应保持最高水平，正常生产时不能将风温做为调剂手段。必要时，应遵循下列原则。
降风温时，一次降到所需水平，普通不超过正常风温15%。恢复时视炉温和炉况接受限度逐渐提高至所需水平，其升温速度可控制在每小时50～100℃水平，每次不不不大于30℃。热风炉换炉时，风温波动应不大于20℃。
4) 喷吹煤粉
高炉喷吹煤粉不但可以代替焦炭，并且有助于炉况稳定顺行。在不富氧条件下，普通喷吹120～150公斤/吨铁。富氧2～3%可喷吹150～180kg/t铁。
喷吹煤粉力求广喷、匀喷，增进炉缸圆周工作均匀。做为热源调剂时注意其同焦炭置换比换算和热滞后性。
5) 富氧
富氧可提高冶炼强度，提高理论燃烧温度，有助于煤粉充分燃烧，从而提高喷吹量和置换比。
1%富氧相称于增长4.76%风量。富氧同高风温、大喷吹量同步使用时，节焦增产效果更明显。既有原料条件下经济富氧率＜4%。
5.3.2.3 造渣制度
1) 技术规定：
(1) 具备良好稳定性和流动性；
(2) 具备足够脱硫能力；
(3) 有助于获得稳定充沛炉温；
(4) 有助于维护高炉内型剖面规整；
(5) 依照生产需要，有助于形成较为稳定渣皮并有助于消除炉缸堆积物和附着物。
2) 渣碱度及化学成分（见表5—5）
(1) 炉渣碱度应保持在1.15～1.20范畴内；
(2) 炉况不顺时，可相应选下限碱度；
(3) 冶炼中锰制钢铁时，碱度可选中下限；
(4) 硫负荷升高至5kg/t·Fe时，应选中上限；
(5) 炉缸水温差升高、炉身下部及如下部位炉皮破损、冷却壁损坏严重时，可选中上限碱度；
（6）选取碱度时必要注意同炉温对称、匹配，不容许长期低碱度、低炉温操作，更不容许高碱度、低炉温操作。

3） 熔剂调节
(1) 调节炉渣碱度以终渣碱度为根据；
(2) 正常状况调节石灰石量一次以30kg为宜，最多不超过60kg。
炉凉出黑石头渣时要坚决调节碱度，按规定炉渣碱度下限操作。
4)  洗炉
洗炉办法分为化学洗炉和物理洗炉两种办法。提高炉温减少碱度是任何办法必备条件。
(1) 物理洗炉办法
边沿布焦，发展边沿气流，运用煤气流冲刷粘结物，采用此办法时，需要减轻负荷15%～18%。
这种办法对风口区以上较为有效。
净焦洗炉持续不许超过15批（此法解决高炉下部粘结或堆积物）。
(2) 化学洗炉办法
各种洗炉剂作用和选用原则：
均热炉渣是含FeO及硅酸盐洗炉剂，重要是以这些化合物导致熔化温度较低含FeO较高初、终渣，清洗碱性粘结物和堆积物比较有效。
锰矿及含Mn洗炉剂，重要是运用MnO有一定脱硫作用，故还可减少渣碱度，渣碱度减少后洗炉效果更好。
萤石或含氟矿石，重要运用其导致熔化温度低、流动性好炉渣参加洗炉过程。
对炉身下部炉墙结厚洗炉作用较好，但易影响生铁质量、且对消除炉缸石墨碳堆积不太抱负。
(3) 洗炉注意事项
洗炉都会导致炉温减少，特别是边沿布焦强烈发展边沿气流时，必要按物理洗炉办法规定进行；
化学洗炉变料时要采用热量换算系数上限。
洗炉过程中风口易破损，注意冷却设备水温变化，当超过规定水平要及时停止洗炉。
洗炉过程中要注意炉喉温度变化。控制风压与风量相应关系，有环节地恢复到正常炉况。
5.3.2.4 冷却制度
合理冷却制度是延长炉衬寿命及防止炉墙粘结、保证炉况顺行重要办法，
控制炉腹至炉身下部高温区水温差特别重要。
各部水温差控制范畴见表5—6。
炉缸和炉基冷却设备水温差超过规定原则时，按设备维护规定解决。
炉腹以上冷却设备水温差较长时间超过规定原则时，要采用下述办法。
（1）清洗冷却设备；
（2）增长水压（水量增长1/3）；
（3）减少冷却壁串联数；
（4）采用恰当加重边沿办法；
（5）当炉腹以上冷却设备水温差低于规定水平时，浮现炉墙结厚、炉况不顺时，可采用如下办法：
① 恰当采用发展边沿办法；
② 采用减少炉渣碱度办法；
③ 减少冷却强度，炉况好转后，要及时恢复，禁止损坏炉衬；
④ 确认粘结后应采用洗炉办法。
5.3.2.5 热制度
稳定热制度是高炉生产优质铁水及炉况稳定顺行基本保证之一。
其稳定性可以采用生铁含硅量原则偏差和铁水温度来衡量（见表5—7）。
(1) 正常生产条件下，750 m3高炉，生铁含[Si]可控制在0.30～0.70%范畴内。
(2) 冶炼低锰炼钢铁高炉，生铁含硅[Si]，可控制在中下限。
① 筹划休风，炉温要控制在上限水平。
② 当高炉事故休风率增长时，炉温应控制在中上限水平。
③ 在高炉冷却设备大量漏水又不能及时查明解决状况下，必要采用加焦提高炉温办法，来提高高炉承受波动能力，避免失常。
④ 禁止持续低炉温操作。

2） 高压、常压转换程序
(1) 常压转高压操作转换程序
① 告知布袋除尘主控室、鼓风机站，并发出高压操作指令；
② 告知卷扬，恢复均压制度；
③ 依次逐个关小∮900mm加压阀，使炉顶压力达到接近水平；
④ 将压力定值器调到指定位置；
⑤ 用手动调节∮450mm或∮900mm自动调节阀调节到45°位置；
⑥ 再次调节∮450mm 阀，使炉顶压力达到指定水平；
⑦ 将∮450mm自动调节阀改为自动；
⑧ 在改高压过程中，依照高炉炉况加风，保持或稍低于常压压差水平。
(2) 高压转常压操作程序
① 告知布袋除尘主控室、鼓风机站并发出常压操作指令；
② 将∮450mm或∮900mm自动调节阀改为手动；
③ 减风，控制压差等于或稍高于高压时压差水平；
④ 依次逐个地全开∮900mm调压阀。
高炉喷煤操作：
喷煤系统采用了ZGM133中速辊式磨煤机，大布袋一次收粉，四罐交叉并联倒罐喷吹，罐中央氮气流化板和罐底氮气流化装置等设备以及采用了浓相输送技术，烟煤、无烟煤混合喷吹，安全检测，计算机控制等喷吹工艺，设计制粉能力74~78 t/h，最大喷吹能力55 t/h，煤粉粒度为-200目≥80%，水分<1%，收粉方式为高浓度低压脉冲袋式收集器进行一级收粉，喷吹系统采用浓相输粉技术，固气比不不大于30，管道内煤粉流速为4～8 m/s。在总管上设立煤粉流量计和调节阀，其调节和计量精度误差不大于4%。直接喷吹，喷吹能力按200 kg/t设计。喷煤用空压机重要由2台高压力螺杆机供风，干燥气系统为制粉提供300 ℃烟气进行干燥气体。系统采用计算机控制，喷吹、制粉所有操作均可在主控室通过计算机操作完毕。
2.2喷煤工艺流程
2.2.1备煤系统
火车运（汽车运）→干煤棚→天车→受煤仓（2个）→皮带给煤机(2台)→运送→原煤仓。皮带机输送过程中通过除铁器，将原煤中铁质物清除。烟煤、无烟煤混合喷煤，通过皮带给煤机自动按比例实现。
2.2.2制粉系统
制粉系统 涉及原煤仓、给煤机、中速磨煤机、布袋收粉器、及煤粉仓等。原煤仓下部设电子皮带秤给煤机。设1台ZGM 133型中速磨煤机制粉，设计铭牌制粉能力为74~78 t/h，负压操作。收粉采用高浓度低压脉冲袋式收集器进行一级收粉工艺，通过叶轮给料机、振动筛除混在煤粉中杂质进入煤粉仓，煤粉仓下锥体设氮气流化，采用电子秤称量与超声波料位计控制仓内煤粉量。
2.2.3喷吹系统
煤粉从煤粉仓进入喷煤罐或装料、充压、保持、喷吹，或放散，提供持续煤粉进入气动输煤管线。输煤管线煤粉离开喷煤罐，在混合器与输送压缩空气结合，将煤粉输送到分派器。煤粉进入分派器，然后均匀分派到各个喷吹支管，将煤粉输送到各个风口。
煤粉仓设计装满煤时重量为600 t；设计采用4个喷吹罐，装满煤时重量为60 t，每个喷煤罐都由一套3个传感器支撑。喷煤罐通过其底部流化板，运用一定体积流量氮气进行持续流化解决，使喷煤罐中煤粉平稳进入喷煤管线，并且使煤粉保持在惰性状态，防止火灾、爆炸。
完整喷煤罐循环涉及：一具准备循环和一种喷吹循环。当一种喷煤罐处在准备循环时另一种处在喷煤循环。准备循环：减压→装煤→充压→保持。
煤粉从喷煤罐出口进入混合器，在混合器处增长压缩空气，将煤粉通过输送管线送到高炉附近两个分派器。在每个分派器里，煤粉从底部进入，呈放射状均匀分派到顶部15个喷煤支管进入高炉。
2.2.4混喷烟煤时技术规定
（1）烟煤检测系统温度及含O2量，并调节控制在容许范畴内，磨机出口、布袋入口温度在70~95 ℃。O2含量或温度高时，均可充氮气惰化氛围。
（2）严格控制主减速机推力瓦轴承及油池温度，应保证在28~50 ℃之间。
（3）保证布袋压差<1.5 kPa，中速磨负压运营。
（4）混喷时，严格控制系统含O2量，中速磨入口O2含量≤6%，尾气出口O2含量≤12%，煤粉仓CO含量≤5×10-4；若尾气含O2量超标，及时调节烟煤比到30%，同步充N2惰化氛围，防止着火、爆炸。
（5）氮气压力低于1.2 MPa时要及时升压。若持续半小时压力低于规定值调节烟煤比到30%。
（6）严格控制系统温度、负压、入磨烟煤配比。
当给料器压力与热风压力差值低于0.12mPa时，报警，低于0.1关安全阀、下煤阀、停给料器。