高炉炉况分析
高炉炉况分析
文章发表时间：2015.06.01 13:03:04
关键词：高炉炉况
高炉炼铁是一个非常复杂的过程，涉及到装料制度、送风制度、造渣制度等多个方面。高炉炉况的好坏对高炉生产过程产生的影响很大，它直接关系到高炉生产能否正常运行以及高炉生铁成本的高低。所以了解高炉炉况正常和失常的基本特征、弄清高炉失常的主要原因、掌握高炉炉况失常的预防和处理方法是非常重要的。为此，本报特组织高炉炉况失常分析与处理系列报道，以飨读者。
1 高炉正常炉况的基本特征
高炉在自己特定的冶炼条件下（冶炼条件包括：原燃料性能和供应水平；设备技术装备和检测手段；炼铁后续工序的生产状况及对铁水的需求等）保持稳定顺行是最起码的要求。一般情况下，只有高炉顺行才能实现低碳、低成本、高效益的生产。由于高炉炼铁的复杂性和“黑箱”效应，更因为冶炼条件的变化，特别是原燃料质量的变化，设备事故的出现，后续工序事
预警等级
故造成铁水供应失衡，以及操作者本身的失误等造成高炉炉况波动，继而失常，如果处理不及时或不当将转为高炉事故。因此，高炉炉况正常和失常是高炉炼铁操作者日常处理炉况的重要工作，正确识别“正常”与“失常”非常重要。
首先要说明炉况正常，即炉况顺行的基本特征。高炉顺行的特征随着冶炼条件、炉子大小、操作者的技术水平等的变化而有不同，但基本特征是一致的。煤气流从炉缸燃烧带产生向上运动，到达炉顶经历三次分配，如果三次分配合理，总的煤气流分布就合理。
1.1 煤气流分布合理
初始分配：与炉缸内燃烧带大小和燃烧带周边特别是燃烧带与死料柱之间的焦粉层的透气性和透液性有关，保证有足够的煤气流向中心。
二次分配：软熔带有足够的焦窗使煤气顺利分配和通过，因为在软熔带内煤气通过的阻力是矿石软熔层最大，软熔层与焦炭的透气性比例是1:52，要保证软熔带煤气稳定地分配，要保证获得倒“V”型软熔带，因为“W”型对中心气流干扰大而不稳定。
三次分配：为块状带，它的决定性因素是炉喉布料，即炉喉径向和圆周上O/C比的布置情
况，O/C大的区域煤气流阻力大，O/C小的区域相反，煤气流阻力小，阻力大小决定了煤气流的分配。
1.1.1煤气初始分配：燃烧带
生产中运用鼓风参数、风口参数的改变，控制好燃烧带大小。最佳燃烧带大小控制在燃烧带环圈面积占炉钢截面积50%（大高炉）到60%（中小高炉）。同时燃烧带周边和上方的焦炭层透气性（孔隙度）也决定着煤气的分配。这要求焦炭的质量保证有足够好的CRI，CSR。图1示出了燃烧带和炉缸截面积的关系。
（1）式为燃烧带的计算公式。
n=A环/A缸 = （d2 -（d - 2l）2）/d2 = 0.50-0.60 （1）
式中，n为燃烧带大小；l为燃烧带长度；d为炉缸直径。
1.1.2 煤气二次分配：软熔带
开业吉日2022年2月最佳时间煤气二次分配要有好的软熔带形状与位置。软熔带以上料柱好的透气性，从煤气流分配来
说应以倒V型和较平坦的软熔带为好。
1.1.3 煤气三次分配：块状带
煤气的三次分配可以由炉料的粒度组成和装料制度控制。在精料中要求烧结矿大于50mm的占10%，小于5mm的占3%来防止粒度偏析，而无料钟炉顶布料将合理的料批通过布料矩阵分布在炉喉。通过十字测温的温度曲线或煤气中CO2测量的煤气曲线来判断煤气分布的合理性。
图2为通过红外成像仪或激光仪可以直观地观察到布料后料面形状及电脑处理后的煤气流分布。煤气流分布合理的征象是：
① 炉喉、炉身各层径向、圆周向温度分布；
② 炉顶温度；
③ 炉顶压力；
④ 料尺，料速；
⑤ 透气性指数，压差，静压力；
⑥ 炉顶煤气利用程度CO2/（CO+CO2） 。
高炉操作者根据自己的冶炼条件，将上述观察对象定量化。例如炉顶平均温度150-200℃；十字测温温度曲线边缘100-300℃，中心600- 500℃；ηCO=0.45-0.50；料尺时间间隔均匀，曲线上的倾斜角比较固定，无停滞、滑料、陷落、时快时慢等。
1.2 炉缸热状态正常
炉缸热状态是正常炉况的重要内容，是高炉冶炼过程进行到最后的集中表现，有人认为它是上下部操作制度和造渣制度最终形成的结果。因此上、下部操作制度和造渣制度的任何一方面失常将导致炉缸热状态的波动，发展为失常，严重时出现堆积，处理不当进而发展为炉缸冻结。在上升煤气流与炉料分布（O/C比分布）相适应的合理分布情况下，煤气与炉料在逆流运动中相互接触良好，传热与传质都达到优化，也就是上升煤气的热能、化学能利用良好，从而矿石及焦炭以及形成的渣铁加热良好，矿石被间接还原达到或接近热力学上平衡的状态，这时炉身工作效率达96%以上。由于进入炉缸的物料还原及加热很好，
在炉缸内直接还原量少，FeO只有极少量，Si，Mn，P还原和脱S，有Si，Mn元素的耦合反应减少了C素和还原热量消耗。炉缸具有与冶炼生铁品种相对应的良好热状态。
另一方面，鼓入炉缸的鼓风参数稳定。在风口前形成大小合适的燃烧带，形成的高温煤气的温度满足冶炼的要求而且稳定，其在炉缸的初始分布合理，为良好的炉缸热状态打下基础。
银链变黑q签名炉缸热状态正常的征象：
1）常规观察
①教师节对老师的祝福风口工作均匀明亮，但不白炽刺眼。
②风跃，无升降，更无挂渣、涌渣迹象。
③喷吹均匀，无脉冲，无粘结；
④铁水温度适宜，大高炉为1490-1510℃，中小高炉为1485℃±10℃；[Si]0.3%- 0.6%；[S] 0.03%±0.01%；相邻铁次的温度和成分基本相同或接近；出铁速度稳定，大高炉6-8t/min，
中小高炉为5-6t/min，而且出铁量与下料批数估算量相近。
⑤炉渣温度适宜，一般比铁水温度高50℃不超过100℃；炉渣流动性好，黏度合适，碱度稳定。
2）数模显示
①风速和鼓风动能在合适的范围；
②dq冰激凌燃烧带大小在合适范围：n=0.5（大高炉），n=0.6- 0.65（中小高炉）；
③t理合适：t理=2150℃±50℃，tC 焦炭进入燃烧带温度，tC=0.75t理；
④贮有一定数量的高温热量 △Q 630kJ/kg生铁。
2 炉况失常的征兆和演变过程
2.1 炉况失常现象
炉况失常的现象是煤气流分布失常，主要表现有边缘过分发展、边缘过重、煤气分布紊乱
、管道行程。
炉况失常的具体体现是：造渣制度失常、碱度波动、软熔带形状变化、位置变化、炉渣流动性变化。
炉况失常的表现是热状态特别是炉缸热状态失常。
上述因素相互影响，相互干扰，形成复杂的失常，发展成事故。
2.2 失常的演变
1）由于原燃料质量变化，引起炉喉炉料分布变化，上部块状带的料柱空隙度小， ΔP/H上升。煤气流分布因局部地区ΔP/H的变化随之变化出现紊乱，当某一部位γ料与
ΔP/H的关系失常ΔP/H≥γ料。炉料出现难行、停滞、处理不当，不是出现管道就是悬料。上部失常必然影响下部行程，上部预热和还原差的炉料或因崩塌或因坐料落入下部，加剧了下部热消耗支出，炉缸热状态变坏，首先表现tC下降。炉子滴落带炉渣滞留率增加（渣凉，黏度增大）。煤气分布变化，边缘发展，中心不开，煤气初始分布混乱，加重上部，煤气流分布失常。
2）由于鼓风参数变化（风温、富氧、湿度、喷煤等），风口装置（进风、漏水等）造成风口前燃烧带的热量收入发生变化；由于焦炭热强度变差使燃烧带周边透气性、透液性变差，影响煤气初始分布；由于渣皮脱落，升降，炉渣下滴过快未充分加热和还原，增加炉缸热支出。其结果不是煤气流初始分布失常，边缘过分发展，中心打不开，就是炉子向凉，调控不及时就将发展成为风口灌渣，炉缸堆积，甚至炉缸冻结。
3）上料变料错误引起炉渣成分发生大的变化，炉渣的化学和物料性能变差，引起软熔带位置和形状的变化。这种变化一是煤气流二次分配不合理，产生紊乱；二是炉渣在滴落带滞留率增加，煤气通过阻力大幅度上升，煤气流流向边缘，造成边缘气流过大；三是炉缸中炉渣难熔性变大后，其流动性温度升高，影响炉缸活跃产生堆积。
各种因素相互影响，相互干扰，而且逐渐进入恶性循环，后果就是上部频繁崩塌料、管道、悬料，下部则炉凉引起灌渣、风口烧坏、炉缸堆积。严重时，上部发展为恶性管道顽固悬料，下部由炉凉发展为炉缸堆积甚至炉缸冻结，给生产带来很大损失。（王筱留 祁成林）

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