2015高炉会议炉腹煤气量与高炉过程解析.pptx

评价高炉生产效率的评价高炉生产效率的一种核实方法一种核实方法一种实用工具一种实用工具项钟庸王筱留项钟庸王筱留中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆北京科技大学冶金与生态工程学院北京北京科技大学冶金与生态工程学院北京炉腹煤气量的性质炉腹煤气量的性质2 213 3炉腹煤气量指数与风口耗氧量炉腹煤气量指数与风口耗氧量 应用应用Rist线图的校算方法线图的校算方法4 4一种评价热量消耗的工具一种评价热量消耗的工具 本世纪钢铁产能过剩，过去主要以强化高炉操作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，降低燃料比的方向为主导，正在转变到降低能耗，降低燃料比的方向上来。上来。因此，近年来降低燃料比取得了惊人的效果。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。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。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在这方面，我们在会议论文集上介绍了一些研究方法。方法。我们按照大会要求，在此应用我们按照大会要求，在此应用A.Rist线图分析当线图分析当前进一步降低燃料比的一些方向，供大家参考。前进一步降低燃料比的一些方向，供大家参考。前言前言炉腹煤气量指数炉腹煤气量指数改善炉料改善炉料透气性透气性提高原燃提高原燃料质量料质量改善炉内改善炉内煤气分布煤气分布炉腹煤气炉腹煤气提高煤气利用率提高煤气利用率风口耗氧量风口耗氧量吨铁炉腹煤气量吨铁炉腹煤气量降低燃料比降低燃料比高利用系数高利用系数炉腹煤气量炉腹煤气量热平衡热平衡物料平衡物料平衡Rist线图线图炉炉内内煤煤气气流流速速热热能能化化学学能能1 1炉腹煤气量的性质炉腹煤气量的性质方框红点表示最低燃料比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右上角的黑色圆点为有效容积利用系数 2000m2000m3 3级高炉的级高炉的“U U”字型回归曲线字型回归曲线U U字型字型反映强化与反映强化与降低燃料比降低燃料比之间的矛盾之间的矛盾？随着炉腹煤气量指数随着炉腹煤气量指数BGBG的增加，高炉面积利用系数的增加，高炉面积利用系数并没有明显上升，而是吨铁炉腹煤气量并没有明显上升，而是吨铁炉腹煤气量v vBGBG迅速上升；风口迅速上升；风口耗氧量和燃烧带热收入的上升，煤气利用率降低。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，提为了充分利用碳素的还原能力，减少风口耗氧量，提高煤气利用率是我国高炉亟待重视的问题。高煤气利用率是我国高炉亟待重视的问题。2.2.炉腹煤气量指数炉腹煤气量指数与炉腹煤气量和风口耗气量与炉腹煤气量和风口耗气量炉腹煤气量，炉腹煤气量，m3/min：风口耗氧量风口耗氧量,m3/min：炉腹煤气量指数炉腹煤气量指数 与风口耗氧量和煤气利用率与风口耗氧量和煤气利用率FRQ2507.1(503)25449.24N2507.3(515)26950.15T2-2535.7(600)32242.54红色为校算后的数据红色为校算后的数据在图在图1(b)中为中为Q2、N2、C2和和T2-2炉腹煤气量指数与吨铁风炉腹煤气量指数与吨铁风口氧气量和煤气利用率的关系口氧气量和煤气利用率的关系（1）操作指标较好的高炉）操作指标较好的高炉炉腹煤气量指数在炉腹煤气量指数在66m/min以下以下。炉腹煤气量指数较高燃料比也较高。炉腹煤气量指数较高燃料比也较高。（2）操作点经常在）操作点经常在“U”字型的上升段上，字型的上升段上，说明说明调整强化程度可以降低燃料比。调整强化程度可以降低燃料比。（3）燃料比燃料比回归曲线的最低点回归曲线的最低点在在500kg/t以下以下的高的高炉炉炉腹煤气量指数均在炉腹煤气量指数均在60m/min左右左右。说明控制炉腹煤气量指数对降低燃料比有利，对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。高炉操作有重要意义。数据分析的结果数据分析的结果用提高炉腹煤气量来强化冶炼，不符合降低燃料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。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。数仍然是我国高炉降低燃料比的方向。反应种类和温度及反应生成热和煤气成份的关系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反应名称反应式反应式热效应热效应kJ/mol温度范围温度范围/oC煤气成分的变化煤气成分的变化/%COCO2CO+CO2碳素不完全燃烧碳素不完全燃烧C1/2O2=CO+125.450碳素完全燃烧碳素完全燃烧CO2=CO2+408.760CO燃烧燃烧CO1/2O2=CO2+283.310铁的直接还原铁的直接还原FeO+C=Fe+CO-158.7812000溶损反应溶损反应CO2C=2CO-172.348001200氧化铁的间接还原氧化铁的间接还原FeO+CO=Fe+CO2+13.6012000125409碳燃烧成碳燃烧成CO放出的热量不到完全燃烧热量的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间接还原消耗热量不到还原的1/10。3.3.运用运用RistRist线图线图代代号号炉容炉容面积面积利用利用系数系数富氧富氧率率风温风温燃料比燃料比炉腹煤炉腹煤气量指气量指数数吨铁炉吨铁炉腹煤气腹煤气量量吨铁风吨铁风口耗氧口耗氧量量风口前燃风口前燃烧温度烧温度风口碳素燃风口碳素燃烧烧的热收入的热收入估算估算直接还原度直接还原度m3t/(m2.d)%oCkg/tm/minm3/tm3/toCGJ/t%T1-2200056.342.73118258062.0158731121375.1058.6T1-3200056.152.85118757160.7155630621475.0557.7T2-2200055.732.65117560263.7164732221465.3562.5T2-3200055.732.68118259462.8161831821605.2961.2G231858.943.42117452858.1143329320564.5455.8N1250058.422.14117851758.0138726520964.3952.2N2250059.212.14114751557.8140626920714.3250.0Q1265061.951.20117950154.4134225022284.2251.2Q2265059.192.15122450354.31326254.21504.2851.8校算后校算后2000m3级高炉数据及级高炉数据及风口燃烧温度及热量收入风口燃烧温度及热量收入 风口吨铁耗氧量增加风口碳素消耗量上升风口吨铁耗氧量增加风口碳素消耗量上升E点下移点下移E点下移冶炼单位生铁的热消耗量上升点下移冶炼单位生铁的热消耗量上升P点下降点下降E点下移点下移AE直线向相反方向转动炉身效率下降直线向相反方向转动炉身效率下降A点向左移动煤气利用率下降点向左移动煤气利用率下降AE直线斜率增加燃料比上升直线斜率增加燃料比上升国外在高炉月报中的重要内容国外在高炉月报中的重要内容是用是用Rist线图来分析高炉炉况线图来分析高炉炉况从理论上说明了从理论上说明了:控制炉腹煤气量指数的重要性控制炉腹煤气量指数的重要性RistRist线图线图从风口耗氧量的从风口耗氧量的E点开始点开始A、P、B各各点都在一条直线上。点都在一条直线上。具体地说，亦即具体地说，亦即校算了风口燃烧带的热平衡、高炉下部校算了风口燃烧带的热平衡、高炉下部高温区的热平衡高温区的热平衡确定确定P点以及铁的直接还原量确定点以及铁的直接还原量确定B点。点。由高炉上部热平衡以及各区域的碳平衡、氧平衡。由高炉上部热平衡以及各区域的碳平衡、氧平衡。由风由风口燃烧带逸出的炉腹煤气发生的口燃烧带逸出的炉腹煤气发生的CO量和直接还原产生的量和直接还原产生的CO量作为上部间接还原的原动力，由其产生的量作为上部间接还原的原动力，由其产生的CO2量来确量来确定定A点。点。在燃烧带和高温区采取逐步调整漏风率以及碳、氧和高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。经过反复计还原度等，然后对低温区进行各项平衡计算。经过反复计算，使得算，使得EP、PB、BA及及EA等直线的斜率相等，亦即燃料等直线的斜率相等，亦即燃料比相等。由于要使各点都在一条直线上。比相等。由于要使各点都在一条直线上。用用Rist线的特征线的特征校算方法校算方法T1-2T1-3T2-2T2-3GN1N2Q1Q2T2-2T2-3T1-2T1-3GQ1Q2N1N2GT2-3T1-3T1-2T2-2N2N1Q1Q2T1-3T1-2T2-3T2-2GQ1N1Q2N2PEBAPAB风口耗氧量风口耗氧量E点决定高炉的热量需要点决定高炉的热量需要P点，同时也决点，同时也决定了炉内的还原过程定了炉内的还原过程B点，还决定了煤气利用率点，还决定了煤气利用率A点。点。风口耗氧量增加，风口耗氧量增加，AE直线的斜率增加，燃料比上升。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。，风口必须燃烧大量碳素产生热量。这正是高炉中能量利用方面的辩证关系。这正是高炉中能量利用方面的辩证关系。（1）使用）使用Rist线图提供了研究冗余热量，促使过剩线图提供了研究冗余热量，促使过剩热量的利用。热量的利用。（2）Rist线图也提出了研究炉内的还原过程。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）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。作用，因此精细化操作要抓住这个环节。（4）T组高炉调整后组高炉调整后Rist线的斜率降低约线的斜率降低约0.2，理，理应大幅度降低了燃料比；可是按调整后应大幅度降低了燃料比；可是按调整后Rist线的斜线的斜率计算率计算燃料比较报表还要高约燃料比较报表还要高约60kg/t。是否采用了。是否采用了综合焦比作为燃料比不得而知；综合焦比作为燃料比不得而知；T组高炉与组高炉与N、Q组组高炉高炉Rist线的斜率约大线的斜率约大0.5，燃料比相差近，燃料比相差近80kg/t。（5）在提高炉腹煤气量指数时，应充分考虑对燃）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。料比、产量、成本的影响。炉腹煤气量指数过高，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。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。量消耗和还原过程的状况。（1）风口风口碳素燃烧碳素燃烧的热的热平衡决定炉腹煤气温度平衡决定炉腹煤气温度TBG。（2）下列经验公式决定）下列经验公式决定TBG。TBG=1559+0.839TB+4.972O2-6.033WB-kPc TB热风温度，热风温度，oC；O2富氧量，富氧量，m3/m3WB鼓风湿度，鼓风湿度，g/m3Pc喷煤量，喷煤量，kg/km3两种计算风口燃烧温度两种计算风口燃烧温度两者的风口燃烧带出口两者的风口燃烧带出口炉腹煤气温度炉腹煤气温度TBG基本相同。基本相同。4.4.一种评价热量消耗的工具一种评价热量消耗的工具诺模图的制作诺模图的制作炉缸面积利用系数炉缸面积利用系数等等炉腹煤气量指数炉腹煤气量指数反比例函数曲线反比例函数曲线吨铁炉腹煤气量吨铁炉腹煤气量vBGA/1440=BG评价生产效率评价生产效率新指标之间的新指标之间的关系关系等等风口燃烧带热量收入风口燃烧带热量收入Qbu反比例函数曲线反比例函数曲线吨铁炉腹煤气量吨铁炉腹煤气量风口前燃烧温度风口前燃烧温度Qbu吨铁炉腹煤气量与高温热消耗之间的关系吨铁炉腹煤气量与高温热消耗之间的关系评价生产效率的诺模图评价生产效率的诺模图热收入量热收入量Qin=5.5GJ.t-15.2GJ.t-14.9GJ.t-14.6GJ.t-14.3GJ.t-1热收入量Qin=4.0GJ.t-1ACB炉腹煤气量指数炉腹煤气量指数BG=66m.min-163m.min-1ABC60m.min-157m.min-154m.min-1BG=51m.min-1燃烧带出口炉腹煤气温度/oC（1）A组热量收入在组热量收入在4.9GJ/t以上，炉腹煤气量指数以上，炉腹煤气量指数60m/min以上，吨铁炉腹煤气量约以上，吨铁炉腹煤气量约1500m3/t以上，风口耗氧量以上，风口耗氧量约约300m3/t或或1.6mol氧氧/molFe以上；燃料比高达以上；燃料比高达580kg/t左右。左右。（2）C组热量收入为组热量收入为4.3GJ/t左右的炉腹煤气量指数较低，左右的炉腹煤气量指数较低，为为57m/min以下，吨铁炉腹煤气量小于以下，吨铁炉腹煤气量小于1400m3/t，风口耗氧量，风口耗氧量260m3/t或或1.31.4mol氧氧/molFe；燃料比；燃料比510kg/t左右，如左右，如Q1、Q2和和 N1、N2高炉。高炉。国外先进高炉炉腹煤气量指数较低，高温区的热量国外先进高炉炉腹煤气量指数较低，高温区的热量收入在收入在4.0GJ/t以下；宝钢在以下；宝钢在4.2GJ/t左右。左右。Q2、N2高炉校算后，高温区热量收入高炉校算后，高温区热量收入4.3GJ/t左右。左右。不过也有一些高达不过也有一些高达5.2GJ/t，甚至，甚至5.5GJ/t。过剩热量。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。无论对高炉冶炼，对高炉设备和内衬都有负面的影响。按高温区的热量收入分为两组：按高温区的热量收入分为两组：从从Rist线图可知，线图可知，高炉强化程度和燃料比与风口耗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，氧量燃烧带供热量密切相关，应抓住这个源头。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风口耗氧量、燃烧热量与直接还原度之间的关系，系，由由Rist线反映出它们之间互为因果的辩证关系。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）在高炉操作和管理上，应该重视风口耗氧量、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。吨铁风量、吨铁炉腹煤气量和燃烧带供应的热量。首首先要经常使用高炉物料平衡和热平衡，并对高炉入炉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。风量进行校算。（3）采用）采用评价高炉生产效率的新指标与与燃烧带出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口热量及炉腹煤气温度的诺模图可以方便地对高炉冶可以方便地对高炉冶炼过程进行掌控。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）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。能起到积极的作用。结语结语根据以上分析，可以归纳为：根据以上分析，可以归纳为：（1）炉腹煤气量指数）炉腹煤气量指数66m/min为宜。为宜。（2）由于原燃料质量下降，）由于原燃料质量下降，64m/min。（3）2000m3高炉在高炉在60m/min左右。左右。（4）能否提高炉腹煤气量指数的标准是：）能否提高炉腹煤气量指数的标准是：不提高吨铁炉腹煤气量；不提高吨铁炉腹煤气量；不增加风口耗氧量。不增加风口耗氧量。合适炉腹煤气量指数值合适炉腹煤气量指数值为了进一步降低燃料比，降低成本应该加强对炉内现象的为了进一步降低燃料比，降低成本应该加强对炉内现象的分析研究，我们汇集了一些研究方法，请参阅本论文集。分析研究，我们汇集了一些研究方法，请参阅本论文集。十字测温计十字测温计料面温度计料面温度计炉顶煤气分析炉顶煤气分析料面探测计料面探测计炉身下部探测器炉身下部探测器垂直取样器垂直取样器高炉上部高炉上部高炉下部高炉下部炉体温度计炉体温度计热流计热流计风口温度计风口温度计风口取样器风口取样器测量设备测量设备无料钟炉顶无料钟炉顶风压、风量、氧量、风压、风量、氧量、鼓风动能鼓风动能操作制度操作制度炉身效率炉身效率炉身温度炉身温度煤气利用率煤气利用率炉况炉况风口耗氧量风口耗氧量风口热量风口热量炉腹冷却设备温度炉腹冷却设备温度透气阻力系数透气阻力系数与与炉炉况况的的关关系系降低还原热量降低还原热量维持高炉炉型维持高炉炉型炉体解剖调查炉体解剖调查软熔带合理分布软熔带合理分布精料为基础精料为基础维持高炉顺行维持高炉顺行改善热交换改善热交换降低热损失降低热损失稳定炉温稳定炉温低燃料比的稳定操作低燃料比的稳定操作降低降低SiSi谢谢大家！谢谢大家！