高爐工藝及相關(guān)技術(shù)

1、2020/10/3,1,二）對高爐冶煉行為的研究,四）高爐工藝面臨的問題及其挑戰(zhàn),三）派生技術(shù)的簡要介紹,序言 金屬鐵獲得的途徑,（一）煉鐵現(xiàn)狀及發(fā)展方向,2020/10/3,2,高爐法 直接還原法 熔融還原法 等離子法,非高爐煉鐵法,序言 金屬鐵獲得途徑,2020/10/3,3,鋼的生產(chǎn)路線,溫度/,C/%,Fe/%,O/%,Steel,LI,DRI,DRE,Hot Metal,DR,BF,EAF,BOF,HPSR,2020/10/3,4,鋼鐵生產(chǎn)流程簡圖,2020/10/3,5,一、煉鐵現(xiàn)狀及發(fā)展方向,2020/10/3,6,國際和國內(nèi)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,2009年世界粗鋼產(chǎn)量12.2億噸，同

2、比下降8.0%，中國占47%，5.678億噸，上升9%, 2008年全球粗鋼產(chǎn)量13.297億噸 （1.2%）（中國5.02億噸） 2007年世界粗鋼產(chǎn)量13.435億噸，其中 中國大陸4.8966億噸,2020/10/3,7,2020/10/3,8,2020/10/3,9,2009年全球高爐生鐵產(chǎn)量統(tǒng)計(jì) 萬噸,國家和地區(qū) 2009年 2008年 同比/% 中國 54374.8 47110.0 15.4 歐盟（27國） 7306.3 10844.0 -32.6 日本 6694.3 8617.1 -22.3 俄羅斯 4394.5 4829.5 -9.0 印度 2964.6 2890.0 2.6

3、韓國 2727.8 3121.0 -12.6 烏克蘭 2567.6 3098.2 -17.1 巴西 2526.7 3496.9 -27.7 美國 1893.6 3299.2 -42.6 總計(jì) 89826.1 92712.3 -3,2020/10/3,10,三種鋼鐵工藝流程及現(xiàn)狀,2020/10/3,11,高爐煉鐵工藝的優(yōu)勢與弱點(diǎn),優(yōu)勢： 1、高效率； 2、低消耗； 3、高質(zhì)量： 4、工藝成熟完善； 弱點(diǎn)： 1、含鐵料需造塊； 2、需要焦炭。,2020/10/3,12,現(xiàn)代大型高爐生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo),歐美、日本與發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)6070年代完成了高爐大型化，但現(xiàn)在似乎仍在進(jìn)行。,2020/10/3,1

4、3,日本高爐爐容的變化 1989年日本共有37座高爐，最小的361m3（矢作制鐵）、合同制鐵大阪2# 618m3等，但到2003年3月日本共有28座高爐，總爐容106785m3，平均爐容3814m3，最大的是新日鐵大分2# 5245m3，大型化在改造中仍在進(jìn)行。,隨之而來的是焦?fàn)t大型化和燒結(jié)機(jī)大型化。,2020/10/3,14,中國高爐正在完成大型化。 在高爐的整個演變過程中，高風(fēng)溫、高風(fēng)壓、高強(qiáng)度、大型化成為主題；優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、長壽、穩(wěn)定是其特征，高爐生鐵占世界生鐵產(chǎn)量的95。,2020/10/3,15,最重要的發(fā)現(xiàn)是高爐內(nèi)存在著軟熔帶，從而把高爐分為兩大區(qū)間、7個區(qū)域，從此，諸多理論逐

5、步體系化； 溫度場分布的確定為高爐長壽打下了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，布料規(guī)律的研究成果與同冷卻壁的誕生、全碳爐底等綜合技術(shù)使高爐長壽化得以實(shí)現(xiàn)；,（二） 對高爐冶煉行為的研究,2020/10/3,16,礦石,焦炭,塊狀帶,焦炭天窗,軟熔帶,滴落帶,風(fēng)口帶,渣鐵貯存區(qū),高爐內(nèi)各區(qū)域分布示意圖,焦炭疏松區(qū),死料柱,2020/10/3,17,高爐內(nèi)各種反應(yīng)進(jìn)行區(qū)域示意圖,2020/10/3,18,高爐順行與獲取先進(jìn)技術(shù)指標(biāo),設(shè)備的 保證,無料鐘,焦炭是現(xiàn)代高爐順行的限制性基礎(chǔ)環(huán)節(jié),散料區(qū)的 透氣性,風(fēng)口區(qū)的 燃燒狀態(tài),軟熔帶的 透氣性,滴落區(qū)與渣鐵區(qū)的滲透性,銅冷卻壁,陶瓷杯與 全碳爐底,鐵料與焦炭的冷態(tài)

6、 指標(biāo)不再 構(gòu)成威脅,鐵料的冶金性能不再構(gòu)成威脅，焦炭起主導(dǎo)作用,焦炭質(zhì)量與風(fēng)溫、富氧、風(fēng)速起作用,焦炭起核心作用,相關(guān)技術(shù)的結(jié)合,2020/10/3,19,對焦炭的研究 對爐料的研究 對高爐布料規(guī)律的研究 對高爐噴吹煤粉的研究 對高爐長壽的研究,（三） 派生技術(shù)的簡要介紹,2020/10/3,20,對焦炭的研究,傳統(tǒng)理論認(rèn)為焦炭在高爐工藝中的三大功能 還原劑 發(fā)熱劑 爐料骨架 需要補(bǔ)充的是,渣鐵過濾器,2020/10/3,21,焦炭在高爐內(nèi)的變化,自爐身中部開始，焦炭平均粒度變小。變化程度與爐內(nèi)的氣流分布和溫度分布密切相關(guān)。,2020/10/3,22,焦炭強(qiáng)度變化機(jī)理 1 ) 高溫?zé)崃ψ饔?

7、焦炭在高爐內(nèi)溫度上升到1000后，超過原生碳化溫度，石墨化程度隨之加深，焦炭體積收縮，焦炭基質(zhì)強(qiáng)度提高。溫度的升高使灰分中某些組分如TiO2、P2O5、SiO2、K2O、Na2O、ZnO等蒸發(fā)，引起焦炭體積收縮。但基質(zhì)強(qiáng)度提高后阻礙體積收縮，因而氣孔壁產(chǎn)生裂紋。,2020/10/3,23,在風(fēng)口回旋區(qū)，燃燒的焦炭受氣流沖擊，發(fā)生磨損、剪切等破壞，粒度更急劇縮小。,2020/10/3,24,(2)化學(xué)作用 在爐腰下部，在堿金屬催化作用下，碳的氣化反應(yīng)強(qiáng)烈進(jìn)行，使焦炭趨于多孔化，使氣孔壁破壞，在機(jī)械應(yīng)力下斷裂，產(chǎn)生大量碎焦。,2020/10/3,25,對焦碳質(zhì)量的要求,化學(xué)成分：S低，灰分低，水分

8、穩(wěn)定 機(jī)械強(qiáng)度：冷態(tài)和熱態(tài)的抗磨、抗打 擊和落下強(qiáng)度好 理化性質(zhì)：合適的反應(yīng)性 粒度： 均勻，大小合適,2020/10/3,26,焦炭冷熱態(tài)指標(biāo),M40-破碎強(qiáng)度指標(biāo) M10-磨損強(qiáng)度指標(biāo) CRI-焦炭反應(yīng)性 CSR-焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度,2020/10/3,27,焦碳在爐內(nèi)性狀發(fā)生很大變化，其中反應(yīng)性的變化是最重要的，反應(yīng)性提高，氣化溶損增加，氣孔率增加，強(qiáng)度降低，粒度細(xì)化。 焦碳在高爐內(nèi)的氣化溶損反應(yīng)，既決定于其自身的顯微結(jié)構(gòu)和氣孔結(jié)構(gòu)，同時也決定于爐內(nèi)溫度的分布、煤氣中CO2量和吸堿量。 爐內(nèi)堿金屬循環(huán)富集，可以催化碳的氣化反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)要求焦碳具有較好的抗堿性。,2020/10/3,28,傳統(tǒng)的

9、焦炭質(zhì)量評價M40、M10、冷態(tài)轉(zhuǎn)鼓 現(xiàn)代的焦炭質(zhì)量評價 CSR（coke strength after rection） CRI（coke rection index） 熱態(tài)冶金性能,2020/10/3,29,焦碳在上部散料區(qū)對順行不構(gòu)成威脅,焦碳在軟熔帶處起著透氣的主導(dǎo)作用,焦碳在滴落帶和爐缸中焦碳起著過慮渣鐵的滲透作用,在風(fēng)口區(qū)和爐芯區(qū)的焦碳粒度決定了噴煤的程度,焦碳質(zhì)量是現(xiàn)代高爐操作的限制性環(huán)節(jié),2020/10/3,30,焦炭平均粒度,焦炭平均粒度在4853mm范圍內(nèi)，每增加1mm,將使鐵水產(chǎn)量增加1.4 %（意大利森斯姆公司波特肯貝拉廠5 號高爐 有效容積3000m3）。對意大利伊爾

10、瓦公司湯恩托鋼廠 5 號高爐 工作容積 3309m3的研究表明 , + 75mm 粒級焦炭每減少1.0 %,高爐透氣性指數(shù)相應(yīng)減小 0.1 %。要保證高爐順行、透氣 ,尤其是在富氧噴煤的情況下 ,焦炭的粒度必須盡可能的均勻 ,即要求提高4060mm 塊度的比例。以焦炭強(qiáng)度為基礎(chǔ) ,入爐焦炭強(qiáng)度高 ,平均粒度可適當(dāng)小些;焦炭強(qiáng)度相對低 ,焦炭平均粒度應(yīng)適當(dāng)增大些。,2020/10/3,31,焦炭的冷態(tài)強(qiáng)度,M40 和 M10 與高爐利用系數(shù)、綜合焦比及風(fēng)口焦粒度組成有良好的相關(guān)關(guān)系。M40 每提高1 %,焦比降低 0.75 %,產(chǎn)量增加1.5 %。,2020/10/3,32,焦炭的熱態(tài)冶金性能,

11、將焦炭破碎到規(guī)定的粒度 ,稱取 200g,放入特制 的反應(yīng)器中 , 加熱到 1100 , 通入 CO , 反應(yīng) 120min,試樣失重的百分?jǐn)?shù)為焦炭的反應(yīng)性指數(shù)（CRI）, 將反應(yīng)后的試樣放入 轉(zhuǎn)鼓 ,轉(zhuǎn)一定的時間 ,取出試樣 篩分,大于10mm的試樣量占入鼓焦炭總量的百分?jǐn)?shù)為焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度指數(shù)(CSR).波特肯貝拉5 號高爐生產(chǎn)實(shí)踐表明, 焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度每提高1 %,鐵產(chǎn)量增加0.5 %。,2020/10/3,33,焦炭在不同容積高爐內(nèi)的劣化過程,焦炭在大高爐和小高爐中 ,從爐頂?shù)斤L(fēng)口的劣化程度是不同的 ,尤其是焦炭熱態(tài)性能在大高爐中劣化降級程度要遠(yuǎn)高于小高爐。所以大高爐用焦炭不僅要有足夠

12、的冷態(tài)強(qiáng)度 ,還要有與高爐容積相配的熱態(tài)強(qiáng)度。,2020/10/3,34,煤比高低對高爐內(nèi)焦炭劣化過程的影響,隨著煤比的提高 ,入爐焦比降低 ,焦炭在高爐內(nèi)劣化時間和程度有所增加，導(dǎo)致風(fēng)口焦與入爐焦平均粒度的差值呈增大的趨勢?？刂平固繜釕B(tài)性能 就更為重要,寶鋼根據(jù)不同煤比 ,相應(yīng)控制焦炭的反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度 ,當(dāng)煤比達(dá)到 200kg/t 時 ,控制 CRI 67 %左右。焦炭熱態(tài)性能的改善 ,有利于進(jìn)一步提高高爐煤比。,2020/10/3,35,大型高爐上焦炭質(zhì)量,2020/10/3,36,M40與11高爐爐基溫度關(guān)系圖,2020/10/3,37,高爐下部爐料運(yùn)動模式及流動特征區(qū),A焦炭向風(fēng)口

13、區(qū) 下降的主流區(qū)； B滑移區(qū)； C 風(fēng)口帶； D死料堆。,2020/10/3,38,提高焦炭質(zhì)量的措施,配煤比的改變、加強(qiáng)操作、焦?fàn)t大型化； 煤搗固工藝、配型煤工藝、煤調(diào)濕工藝、煤預(yù)熱工藝、添加劑工藝、負(fù)催化劑工藝、干熄焦工藝、選擇性破碎。,2020/10/3,39,焦化生產(chǎn)流程示意圖,2020/10/3,40,熄焦方法,濕法熄焦 高壓水噴淋，熄焦時間約6090秒。為我國目前常用的熄焦方法。 干法熄焦 向紅熱的焦炭通入循環(huán)惰性氣體(主要為N2)，延續(xù)24小時。焦炭質(zhì)量好，由于焦炭干 燥，避免因水分波動引起高爐熱制度變化大，同時可獲得400，4MPa蒸汽。但基建投資較大，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用較高。,20

14、20/10/3,41,焦炭鈍化技術(shù),焦炭與二氧化碳的反應(yīng)是影響焦炭熱強(qiáng)度的重要因素之一。反應(yīng)性的大小主要取決于焦炭與二氧化碳間的接觸面積、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物的濃度以及礦物質(zhì)的種類和存在形式。對于正常生產(chǎn)的高爐來說 ,爐內(nèi)的溫度和反應(yīng)物濃度的分布是相對不變的 ,因此 ,要降低焦炭與二氧化碳之間的反應(yīng)程度 ,只有從焦炭與二氧化碳間的接觸面積和礦物催化方面去考慮。,2020/10/3,42,熱解炭化學(xué)氣相滲透沉積具有填充和修整焦炭氣孔的功能，利用甲烷高溫裂解生成的熱解炭在焦炭內(nèi)外表面滲透沉積可達(dá)到提高焦炭熱性質(zhì)的目的。試驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過滲透沉積的焦炭抗CO2反應(yīng)能力大幅提高，CRI和CSR明顯改善，分

15、別從3104降低到2028和從6324提高到7769。,2020/10/3,43,CH4化學(xué)氣相滲透沉積對焦碳質(zhì)量的影響,(a),(b),(c),4h 6h,2020/10/3,44,興隆莊煤在205不同氣氛下預(yù)熱改質(zhì)測定結(jié)果,2020/10/3,45,負(fù)催化劑對焦炭熱性質(zhì)的改善效果,CRI(%),CSR(%),2020/10/3,46,礦物質(zhì)對焦炭溶損反應(yīng)的催化作用,焦炭中存在礦物質(zhì)時 對溶損反應(yīng)有正 負(fù)兩種催化作用 正催化作用是指礦物質(zhì)能加速焦炭溶損反應(yīng)的進(jìn)行 提高其反應(yīng)性 對焦炭的溶損反應(yīng)主要起正催化作用的礦物質(zhì)有堿金屬 堿土金屬 過渡金屬等 負(fù)催化作用是指礦物質(zhì)使焦炭溶損反應(yīng)受到抑制

16、導(dǎo)致焦炭反應(yīng)性降低對焦炭溶損反應(yīng)有負(fù)催化作用的礦物質(zhì)有硼鉬 鈦等元素的氧化物 硼可降低碳的溶損速度 硼和鉬形成硼酸根和鉬酸根 它們在無水汽的情況下能與晶格周邊的碳原子結(jié)合 并堵塞通道 因而產(chǎn)生負(fù)催化作用 也能抑制焦炭溶損反應(yīng),2020/10/3,47,改質(zhì)劑中的物質(zhì)能吸附和滲透到焦炭表層 一方面它們能與晶格周邊的碳原子結(jié)合 填充焦炭晶格空隙 并堵塞通道 阻止二氧化碳向焦炭內(nèi)層擴(kuò)散 以此來降低焦炭反應(yīng)性 另一方面 部分改質(zhì)劑隨焦炭進(jìn)入爐內(nèi)后 經(jīng)過溫度變化與其生成化合物 該化合物是氧化性氣體的抑制劑主要是在碳結(jié)構(gòu)中的活化點(diǎn)上吸附穩(wěn)定的化合物 從而使活化點(diǎn)失活 以使其在焦炭表面形成屏蔽保護(hù)膜 來抑制

17、焦炭與二氧化碳的溶損反應(yīng),2020/10/3,48,1 將硼酸復(fù)合制劑噴灑至熾熱的焦炭表面 ,硼酸復(fù)合制劑發(fā)生高溫分解 ,并以 B O 的形式附著在焦炭的表面 ,降低焦炭與 CO 間的反應(yīng) ,其降低的程度隨硼酸復(fù)合制劑濃度的增加而增大。 2 硼酸復(fù)合制劑既可以對焦炭中的堿起良好的屏蔽作用 ,又可以提高焦炭的抗堿性。 3 硼酸復(fù)合制劑的噴入和吸附?jīng)]有改變焦炭中碳的結(jié)構(gòu)。,2020/10/3,49,對爐料的研究,不同的爐料結(jié)構(gòu) 更加重視綜合料場的混勻 新的配礦理論的提出,2020/10/3,50,精料的目標(biāo),有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力的精料水平應(yīng)該是科學(xué)、合理地控制煉鐵工序成本！,1、生

18、鐵成本中原料和燃料占85 %左右；可見精料對煉鐵成本有很大的影響 2、精料和煉鐵成本的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜； 3、精料受鋼鐵產(chǎn)品市場需求制約； 4、精料由企業(yè)所處地方資源制約； 5、合理精料水平對高爐冶煉各參數(shù)關(guān)系影響十分復(fù)雜。,2020/10/3,51,煉鐵用原、燃料,鐵礦石 天然富礦，人造富礦 (燒結(jié)礦和球團(tuán)礦)； 噸鐵消耗量：15001900 ( kg/t鐵）。 燃料 焦炭、煤粉、天然氣、重油、廢塑料。 噸鐵消耗量：420700 ( kg/t鐵）。 （注：折合為焦炭） 熔劑 石灰石、白云石、硅石(SiO2)等 現(xiàn)代高爐已很少直接使用。 輔料 鈦礦、鈦渣、錳礦、螢石等(特殊情況下使用),2020/

19、10/3,52,A. 儲量相對較少，進(jìn)口礦占有較大比重； B. 以貧礦為主，采礦、選礦成本較高； C. 多共生礦，選礦難度大； D. 復(fù)合礦儲量較大，尤其是包頭白云地區(qū)和攀西地 區(qū)，復(fù)合礦中其它金屬的價值遠(yuǎn)高于鐵的價值。,我國鐵礦石特點(diǎn),2020/10/3,53,1、提高含鐵料品位 2、增加熟料比 3、改善冶金性能 4、加強(qiáng)原料穩(wěn)定性 5、含鐵爐料整粒 6、改善焦炭及噴吹煤粉質(zhì)量 7、合理的爐料結(jié)構(gòu),高、熟、凈、小、勻、穩(wěn)、好！,含鐵料精料內(nèi)容,2020/10/3,54,2005年我國部分企業(yè)入爐含鐵料品位,2020/10/3,55,2006年我國部分企業(yè)入爐含鐵料品位,2020/10/3,5

20、6,2007年我國部分企業(yè)入爐含鐵料品位,2020/10/3,57,2008年我國部分企業(yè)入爐含鐵料品位,2020/10/3,58,礦石品位變化對生鐵成本影響,礦石品位變化可引起多個技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的變化，因此對生鐵成本的影響是多方面的。 1）原料成本變化 = 品位升高后的噸鐵礦耗 品位升高后的鐵礦石價格原噸鐵礦耗 原鐵礦石價格； 2）產(chǎn)量變化對生鐵成本影響 = （制造費(fèi)用 +工資福利）（1原產(chǎn)量/品位升高后的產(chǎn)量） ; 3）燃料成本變化 = 品位升高前后的焦比變化 焦炭價格品位升高前后的煤比變化 煤粉價格。,2020/10/3,59,國內(nèi)外煉鐵原料模式的發(fā)展,2020/10/3,60,日本的爐料

21、結(jié)構(gòu)變化,注：川崎6#高爐入爐塊礦比高達(dá)42.7（爐容5153m3）,2020/10/3,61,國外的高爐爐料結(jié)構(gòu)舉例,我國的高爐爐料結(jié)構(gòu)舉例,2020/10/3,62,為滿足燒結(jié)礦Fe0.1%（先進(jìn)指標(biāo)0.05%）、 R0.05%（先進(jìn)指標(biāo)0.03%）的波動，世界 各國均注意從源頭抓起，重視料場建設(shè)。,2020/10/3,63,2020/10/3,64,武鋼 2013m2，10億元固定資產(chǎn)。儲料場1.7億元，共兩個混勻料場，每個兩條，每條20萬噸。輸出標(biāo)準(zhǔn)Fe0.5、SiO20.05，占輸出量的90% 馬鋼 1993年建成，10億元?？刂茦?biāo)準(zhǔn)是最高的，SiO2=0.28、Fe =0.28，二

22、次料場兩條，每條25萬噸，現(xiàn)在有又新建一個料場，是原先料場的翻版。 寶鋼標(biāo)準(zhǔn)：SiO2=0.3、Fe =0.4,2020/10/3,65,燒結(jié)優(yōu)化配礦原理,鐵礦粉的自身特性各不相同； 鐵礦粉的燒結(jié)行為亦有差別； 鐵礦粉的自身特性可以互補(bǔ)； 調(diào)整混合料的燒結(jié)特性有利于優(yōu)化燒結(jié)過程。,2020/10/3,66,鐵礦石的自身特性,化學(xué)成分,TFe SiO2 Al2O3 MgO TiO,粒度組成,空隙度,礦物組成,微觀結(jié)構(gòu),同化性,液相流動性,粘結(jié)相強(qiáng)度,連晶能力,鐵酸鈣生成性,鐵礦石的燒結(jié)基礎(chǔ)特性,物理性能,高溫特性,微觀特性,2020/10/3,67,燒結(jié)礦礦物組成與結(jié)構(gòu)對質(zhì)量影響,1、強(qiáng)度 1）

23、礦化和粘結(jié)相發(fā)展程度：燒結(jié)過程高溫持續(xù)時間短，相當(dāng)部分不會熔化而做為殘留原礦存在，但要求熔劑充分礦化； 2）礦物和粘結(jié)相自身強(qiáng)度：燒結(jié)礦強(qiáng)度對應(yīng)其組成礦物和粘結(jié)相具有加和性； 3）燒結(jié)礦形成中產(chǎn)生應(yīng)力：溫度變化時正硅酸鈣多晶轉(zhuǎn)變伴隨有10%左右的體積變化；燒結(jié)礦顆粒不同部位間溫度梯度形成熱應(yīng)力； 2、還原性 1）礦物組成自身還原性影響； 2）礦物結(jié)構(gòu)對還原性影響。,2020/10/3,68,燒結(jié)礦中主要礦物機(jī)械強(qiáng)度與還原性,2020/10/3,69,2020/10/3,70,2020/10/3,71,鐵礦粉是一種特殊的商品，它不同于設(shè)備的備品備件，其購買和使用需要技術(shù)的支撐。掌握鐵礦石使用技術(shù)

24、的關(guān)鍵是：明確各種鐵礦石的自身特性，并從互補(bǔ)性出發(fā)考慮搭配問題。,2020/10/3,72,密封與布料的分離 無料鐘布料,2020/10/3,73,對高爐布料規(guī)律的研究,溜槽布料器工作示意圖,2020/10/3,74,紅外習(xí)像儀、十字測溫,布料方程的建立與計(jì)算機(jī)模型,2020/10/3,75,2020/10/3,76,高爐布料要達(dá)到的效果,理想的爐況 1）爐缸全面活躍，特別是中心； 2）料柱透氣性好，壓量關(guān)系正常，透氣性指數(shù)適當(dāng)； 3）煤氣利用好； 4）在正常的爐渣堿度下，脫硫效率高； 5）接受風(fēng)量； 6）爐壁無粘結(jié)，無過快侵蝕，風(fēng)口破損少。,2020/10/3,77,高爐布料要達(dá)到的效果,理

25、想的煤氣分布 1）爐喉5點(diǎn)CO2分析：喇叭花形曲線的核心是中心通暢，要求CO2曲線中心低于邊緣3-5個百分點(diǎn)，尖峰在2-3點(diǎn)之間； 2）十字測溫：中心溫度500-600，邊緣100 3）爐頂紅外成像：中心明亮，有一定區(qū)域,2020/10/3,78,創(chuàng)造喇叭花形煤氣曲線的方法,1）爐料。邊緣重，要求原料條件好，焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度高； 2）較高的風(fēng)速（動能）和較長的風(fēng)口。 3）合理的裝料制度。大角，大礦角。 中心不是多加焦，而是少加礦； 焦炭角位數(shù)多余礦石，各角位上的焦炭環(huán)數(shù)傾向于平均分配； 大角，大礦角意味著焦角和礦角同時加大，焦炭與礦石的分布同時向爐喉邊緣外移； 大角，大礦角布料方法因礦焦角位同時

26、加大，不會造成邊緣負(fù)荷過重。 礦石環(huán)帶應(yīng)有一定寬度，表現(xiàn)為最大和最小礦角的角差。,2020/10/3,79,鞍鋼7高爐布料制度,10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 40.3 38.2 35.6 32.8 30.5 27.4 23.6 20.8 12.7 12.0 C 1 3 2 2 2 1.5 O 3 3 3 2 2,2020/10/3,80,對高爐噴吹煤粉的研究,高煤比的條件 入爐渣量減少 焦碳質(zhì)量CSR、粒度的提高 適宜的富氧比例 高風(fēng)溫確保風(fēng)口前理論燃燒溫度 合適的煤種結(jié)構(gòu),2020/10/3,81,高 爐 噴 煤 意 義 及 現(xiàn) 狀,以煤代焦 可以合理利用煤炭資源，降低生鐵成本；

27、 高爐操作調(diào)劑手段 通過調(diào)節(jié)噴煤量可以對高爐爐況進(jìn)行一定調(diào)節(jié)； 為相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造條件 高風(fēng)溫、富氧和噴煤相配合才能取得良好效益； 節(jié)省投資 以煤代焦可少用焦炭，能節(jié)省焦?fàn)t投資； 環(huán)境友好 減少苯、酚等有害物質(zhì)排放量，社會效益明顯；,2020/10/3,82,2006年我國部分企業(yè)高爐煤比,2020/10/3,83,2006年我國部分企業(yè)折綜焦比,2020/10/3,84,2007年我國部分企業(yè)高爐煤比,2020/10/3,85,2007年我國部分企業(yè)折綜焦比,2020/10/3,86,2008年我國部分企業(yè)高爐煤比,2020/10/3,87,2008年我國部分企業(yè)折綜焦比,2020/10/

28、3,88,高爐噴吹合理用煤選擇,噴吹煤種： 高爐噴吹常用煤種均為非煉焦用煤，有無煙煤、褐煤、及煙煤類的貧煤、不粘煤、長焰煤等； 對噴吹用煤要求： 1）灰分低，至少應(yīng)低于高爐用焦炭灰分 2%； 2）含硫低，S1%； 3）煤可磨性適宜； 4）燃燒性能好，反應(yīng)性強(qiáng)，著火溫度低； 5）發(fā)熱值高； 6）易于輸送。,2020/10/3,89,安 全 噴 吹 措 施,1、惰性氣體，惰性煤，控制系統(tǒng)O2（ 68%）； 2、消除設(shè)備、管道及廠房積粉，避免自燃； 3、控制溫度，杜絕一切火源及靜電火花； 4、設(shè)備管道有足夠強(qiáng)度，足夠安全保證； 5、針對正常生產(chǎn)及停機(jī)、啟動、檢修等危險工況制定嚴(yán)格操作制度。,2020

29、/10/3,90,高噴煤比時對入爐渣量的要求,煤比200kg/t時 渣比為240280kg/t,2020/10/3,91,不同噴煤比時爐內(nèi)焦炭粒度的變化,2020/10/3,92,1#（中心）,3#,2#,4#,8#（邊緣）,6#,7#,5#,7號高爐2005年4月8日風(fēng)口取樣圖片,（1#8#為中心到邊緣，每段為0.5米，取樣桿插入爐內(nèi)深度為4.0米，爐缸直徑為11.5米）,2020/10/3,93,2#,1#（中心）,4#,3#,5#,6#,7#（邊緣）,新1號高爐2005年4月1日風(fēng)口取樣圖片,（1#7#為中心到邊緣，每段為0.5米，取樣桿插入爐內(nèi)深度為3.3米，爐缸直徑為12.4米）,2

30、020/10/3,94,原則上要求200kg/t以上噴吹量時,風(fēng)溫1200以上，風(fēng)口前理論燃燒溫度2050以上 富氧1.5以上 減少渣量在270kg/t以下 焦炭要求CSR66%、CRI26% 寶鋼實(shí)際達(dá)到CSR達(dá)到69%、CRI達(dá)到24%,2020/10/3,95,新的噴吹技術(shù),廢塑料 城市生活垃圾 轉(zhuǎn)爐煤氣 修補(bǔ)噴吹,2020/10/3,96,德國從1993年11月開始，現(xiàn)共有5座高爐噴吹，年用量在20萬噸。 日本從1994年研究，1995年京濱1#高爐開始噴吹。日本有一系列的法律體系來支撐這些技術(shù)措施，日本人控制在10kg/t。,2020/10/3,97,高爐熔融氣化發(fā)電技術(shù)成功利用城市

31、垃圾，徹底解決垃圾焚燒過程中產(chǎn)生二惡英（Dioxins）和重金屬等二次污染問題。 日本新日鐵成功建有18套該項(xiàng)應(yīng)用工程，總能力1710t/d，總發(fā)電率12350KW。 焦?fàn)t中的應(yīng)用，新日鐵開發(fā)普通塑料做焦炭原料的技術(shù)，君津和名古屋已建廠運(yùn)行，年處理能力8萬噸，2010年降達(dá)30萬噸，加工后的廢塑料可替代1的原煤，廢塑料在焦?fàn)t中進(jìn)行熱分解生成40的焦油、40的高熱值的可燃性氣體。最新專利最高配比可達(dá)2。,2020/10/3,98,對高爐長壽的研究,鞍鋼10BF單位爐容產(chǎn)鐵量9600t/m3，世界標(biāo)準(zhǔn)是10000t/m3。 水島2#BF單位爐容產(chǎn)鐵量達(dá)到15215t/m3，是長壽記錄，共生產(chǎn)20年

32、零9個月。 銅冷卻壁的開發(fā)研究 全世界共46座高爐使用（中國22座，44段 1786塊無一塊有損壞記錄?，F(xiàn)國內(nèi)銅冷卻壁質(zhì)量 優(yōu)于國外。,2020/10/3,99,銅冷卻壁,2020/10/3,100,在熱溫度場分布的基礎(chǔ)上，開發(fā)了銅冷卻壁。銅冷卻壁究竟能承受多少熱流負(fù)荷。,鑄鐵、鑄鋼冷卻壁都是靠爐墻防侵蝕、自身防侵蝕來工作，采取被動的守勢。 而銅冷卻壁雖然自身很弱，但形成渣皮卻有快速更新、再生的功能，靠形成的渣皮防侵蝕，它的實(shí)際工作界面溫度只有幾十度。,2020/10/3,101,2020/10/3,102,2020/10/3,103,2020/10/3,104,高爐高效順行操作,2020/1

33、0/3,105,高爐基本操作制度的選擇,爐缸熱制度：風(fēng)口燃燒焦點(diǎn)的溫度不過分高，但爐缸半徑方向溫度梯度減少，爐缸整體活躍，熱量充沛。 合理的煤氣分布曲線：既保證高爐順行，又能使煤氣利用達(dá)到最佳。 送風(fēng)制度：風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)速、均勻度 造渣制度：足夠的脫硫能力；良好的流動性；較好的穩(wěn)定性 裝料制度：料線、批重、裝料順序,2020/10/3,106,高 風(fēng) 溫 技 術(shù),風(fēng)溫提至1200-1300，解決的三個關(guān)鍵問題： 1）耐火材料：抗蠕變形變率0.5-0.8%（硅磚）； 2）熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（形式改善、及熱風(fēng)管道）； 3）高熱值燃料-關(guān)鍵：可采用全高爐煤氣配大型換熱器，將熱風(fēng)爐用的助燃空氣和煤氣雙預(yù)

34、熱到 300-400。,2020/10/3,107,富 氧 噴 煤 技 術(shù),氧在高爐噴煤中作用： 1）加速煤粉燃燒速率，補(bǔ)償煤粉對循環(huán)區(qū)冷卻作用，富氧 2% 能促進(jìn)噴煤 40-50kg/thm； 2）增產(chǎn)，富氧 1%, 增產(chǎn) 2.5-3.5%； 3）富氧與噴煤在煤氣量上相互補(bǔ)償，有利順行； 富氧的經(jīng)濟(jì)效益： 1）富氧提高噴煤量，以煤代焦，降低燃料成本； 2）增產(chǎn)可代來利潤增加； 3）富氧將帶來氧氣費(fèi)用；,2020/10/3,108,當(dāng)爐頂壓力由常壓時的0.02 MPa 0.15 MPa 爐內(nèi)煤氣平均壓力則由0.07 MPa 0.18 MPa,風(fēng)量在常壓基礎(chǔ)上提高了60,高壓操作有利于提高冶煉強(qiáng)

35、度強(qiáng) 化 高 爐 冶 煉,高 壓 操 作,2020/10/3,109,強(qiáng)化冶煉時提高煤比關(guān)心的有關(guān)問題,1、上部透氣性研究； 2、下部透氣性研究； 3、軟融帶情況； 4、四大操作制度的合理性；,2020/10/3,110,兩種粒徑散料混合的孔隙率,2020/10/3,111,I適是隨冶煉條件的改善不斷增大的,適宜冶煉強(qiáng)度和焦比的關(guān)系變化,2020/10/3,112,資源問題 環(huán)保問題 新工藝的挑戰(zhàn),（四） 高爐工藝面臨的問題及挑戰(zhàn),2020/10/3,113,資源面臨的挑戰(zhàn),礦產(chǎn)資源 煤炭資源 水資源 土地資源 鐵路運(yùn)力的限制,2020/10/3,114,礦產(chǎn)資源,世界可開采總儲量1500億噸，其分布為：,世界總產(chǎn)量10億噸左右，可供交易量4億噸強(qiáng)。 中國占總交易額中的50，約2億噸強(qiáng)。,2020/10/3,115,世界上鐵礦輸出被三巨頭壟斷，控制世界貿(mào)易75以上。,中國有52的鐵是由進(jìn)口礦冶煉的。2010年鐵礦石漲價100。我國鐵礦資源：可開采量180億噸，可維持60年。鞍山地區(qū)100億噸（鞍鋼志），鞍鋼產(chǎn)權(quán)