高风温

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中文名
高风温
外文名
High air temperature

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高风温概念

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在现代高炉炼铁中借助热风炉将鼓风风温加热到1200℃以上的操作,叫做高风温。

高风温措施

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使用高风温操作是高炉强化冶炼的技术措施之一。

高风温发展

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简史19世纪20年代以前高炉使用冷风炼铁,燃料消耗很高,生产率低。1828年英国尼尔森(D.Neilson)建议在高炉上使用“热鼓风”炼铁,并于1829年在苏格兰克拉依特厂首次实现了这一建议,风温虽然只有149℃,但效果惊人,每吨生铁的燃料消耗由8.06t/t降到5.16t/t.降低了30%以上,产量提高46%,而用于加热鼓风消耗的燃料只有0.4t/t生铁。1831年该厂将风温提高到316℃,燃料消耗降到了2.25t/t,产量比用冷风炼铁时翻了一番。从此热风很快被推广,它成为高炉炼铁史上极重要的技术进步之一。170余年来风温水平不断提高,在日本、西欧、北欧、北美高炉的风温普遍达到1200℃,有的先进高炉的风温达到1350℃,前苏联的全苏平均风温到1990年已达1150℃左右。中国重点企业的平均风温在1997年为1047℃,梅山冶金公司、包头钢铁公司高炉的风温在1100℃以上,宝山钢铁(集团)公司3号高炉的风温在1997年达到1230℃。而地方骨干企业的平均风温在1997年为971℃,虽然其中个别钢铁厂高炉的风温在1000℃以上,但总体上说中国高炉的风温水平要比工业先进国的低150~200℃。

高风温影响

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风口前燃烧碳量减少在冶炼单位生铁的热收入不变的情况下,热风带入高炉的显热替代了部分风口前焦炭燃烧放出的热量,这种替代给高炉冶炼带来很大的节焦效果。因为热风带入高炉的热量能在高炉下部全部被利用,而焦炭燃烧放出的热只利用了大部分,有一小部分随煤气带出高炉而损失。但是随着风温的提高,风口前燃烧碳量减少的数值是递减的,例如风温由0℃提高到100℃,燃烧碳量减少20.6%;而由1100℃提高到1200℃,燃烧碳量只减少5.2%。这也是风温提高降焦效果递减的主要原因之一。
高炉内高度上温度发生再分布表现为:(1)t理升高,每100℃风温t理上升60~80℃,因而炉缸温度升高,1000℃以上的高温区下移;(2)炉身和炉顶温度降低,因为风口前燃烧碳量减少造成煤气量减少,使煤气和炉料水当量比值下降。这种炉身温度与炉顶温度的下降也是随风温进一步提高而减缓的,例如风温在500~800℃范围内,炉顶温度降低值为30℃/100℃风温,而在700~1000℃范围时,该降低值降为22℃/100℃风温,到1000~1100℃范围时,它只有15℃/100℃风温;(3)中温区(1000℃以下)略有扩大,这是高温区下移造成的。这种温度的再分布无疑对高炉内的还原和煤气运动有影响。
直接还原度上升采用高风温以后,风口前燃烧碳量减少使形成的c0减少,再加上炉身温度降低,使铁氧化物的间接还原减少,尽管中温区略有扩大有利于间接还原进行,但是前两者的影响大于后一影响,所以使直接还原度有所上升。应当说明的是,风温提高以后有时观察到炉顶煤气中CO2含量增加,这给人一种误解,似乎风温提高以后,间接还原发展了。实质上那是冶炼单位生铁所生成的CO绝对量减少的结果,只要单位生铁焦炭消耗和炉顶煤气量减少的程度大于CO绝对量减少的程度,就会出现间接还原减少而煤气中CO2增加的现象。
炉内料柱阻损增加使用高风温以后,焦比降低,料柱内焦炭减少,料柱透气性变坏,同时炉子下部的温度升高,煤气的实际流速增大以及炉子下部温度过高造成SiO大量产生等,使炉内压差升高,炉子下部尤为严重。这给炉料下降造成困难,如果不采取措施改善料柱透气性,为使高炉顺行,将迫使高炉降低冶炼强度,据统计风温每提高100℃炉内压差升高约5kPa,冶炼强度下降2%~2.5%。
高炉接受高风温的条件在生产实践中,往往出现炉子不接受高风温,也就是风温提高到一定水平,开始出现炉况难行,严重时引起悬料(见悬料与坐料),不得不将风温降下来。造成这种现象的主要原因是下部温度过高,料柱透气性与高风温不相适应,所以在使用高风温时,必须注意冶炼条件的改善,即:(1)加强原料准备。铁矿石整粒以改善料柱透气性;提高冶金焦强度,特别是其高温强度,保证软熔带焦窗和死料柱的透气性和透液性;提高矿石品位,减少渣量以及采用酸性球团矿与高碱度烧结矿配合的合理炉料结构等,改善炉腹和炉缸工作条件。(2)提高炉顶压力。用高压操作对还原和降低压差的有利影响来弥补高风温对还原和炉况顺行的不利影响。(3)喷吹燃料。用喷吹燃料降低£理,解决高风温使炉子下部温度升高造成的难行问题,在没有高炉喷吹燃料时可用加湿鼓风达到同样目的。

高风温优化

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高温热量的获得要获得高风温,重要的是将热风炉拱顶温度提高到高于风温150~200℃,现代高炉焦比低,高炉煤气的热值-F降(已达2800~3000kJ/m3),单用它已不能达到要求的拱顶温度,现在广泛采用的提高热风炉拱顶温度的措施有;(1)用高热值煤气富化发热。例如加入焦炉煤气(热值16300~17600kJ/m3)、天然气(热值33500~41900kJ/m3)氧气转炉煤气(热值8000~10500kJ/m3)。(2)预热助燃空气和煤气。已经成熟的方法有烟道预热,就是利用热风炉废气的余热在烟道设热交换器将助燃风和煤气预热到150~200℃,这种预热法提高拱顶温度是有限的,不可能使风温达到1200℃;热风炉自身预热助燃空气可以将助燃风温度提高到600~800℃,这样在单用高炉煤气烧炉时可使拱顶温度达到1500~1550℃;设置专门的预热器预热助燃空气和高炉煤气达到昕要求的温度(例如双预热到400-600℃),然后送到热风炉烧炉用,使拱顶温度达到1500℃左右。
改进热风炉结构通常采用的内燃式热风炉不能适应拱顶温度超过1450℃,需要改造。主要是炉顶选用悬链线型并直接由炉壳支承,高温区炉壳采取防晶界腐蚀措施(避免应力集中、消除焊接、加工和装配过程中的残余应力、炉壳内表面喷涂防酸料,加帽防止烟气中形成的H2O冷凝与NO2和SO2结合等),高温区采用硅砖以及采用陶瓷燃烧器,燃烧室隔墙下部增设隔热层以保护隔墙等。现在公认,有条件的话宜采用外燃式热风炉或顶燃式热风炉。外燃式热风炉技术已经成熟,而顶燃式热风炉的大功率燃烧器和环形燃烧器还处于研制阶段。
优化热风炉操作使风温更接近于拱顶温度是优化操作的主要目标。首先要用合理的燃烧制度,在单位时间内,完全燃烧最大的煤气量,达到并控制好所能达到的最高拱顶温度,在燃烧期蓄有足够的热量;采用半交叉并联或交叉并联送风制度获得最高的热风温度。
热风管道和热风阀的改进热风炉加热的高温热风要通过热风支管、总管、围管以及风口装置送入高炉。生产实践表明,热风炉出口温度和高炉风口处入炉风温有相当大的差别,一般这个温度差为50~100℃,有些高炉甚至更高,所以要重视这个问题。所有热风管道都要喷涂既耐热又绝热的高铝质耐火纤维或垫衬高铝质耐火纤维毡,并适当加厚隔热保温层。热风阀是决定高风温水平的热风炉设备,要选用填注高铝质不定型耐火材料和用耐热合金钢板焊接结构的热风阀。
词条标签:
理学