高炉高压操作详解VIP专享VIP免费

高炉高压操作20世纪50年代以前，高炉都是在炉顶煤气剩余压力低于30kPa的情况下生产的，通常称为常压操作。1944-1946年美国在克利夫兰厂的高路上将炉顶煤气压力提高到70kPa，试验获得成功（产量提高12.3%，焦比降低2.7%，炉煤量大幅度降低），从这时起将炉顶煤气压力超过30kPa的高炉操作称为高压操作。在此后十年中，美国采用高压操作的高炉座数增加很多。苏联于1940年开始在彼得罗夫斯基工厂进行提高炉顶煤气压力操作的试验，它比美国的试验稍早一点，但初次试验并未成功，后来改进了提高炉顶煤气压力的设施后才取得进展，但其发展速度却很快，到1977年高压操作高炉冶炼的生铁占全部产量的97.3%。我国从50年代后期开始，也先后将1000m3级高炉改为高压操作，同样取得较好的效果，但是炉顶压力均维持在50-80kPa,而宝钢1号高炉（4063m3）的炉顶压力已达到250kPa,进入世界先进行列。一、高压操作系统高炉炉顶煤气剩余压力的提高是由煤气系统中的高压调节阀组控制阀门的开闭度来实现的。前苏联早期试验时，曾将这一阀组设置在煤气导出管上，它很快被煤气所带炉尘所磨坏，因而试验未获成功。后来改进阀组结构并将其安装在洗涤塔之后，才能取得成功（见图1）。我国1000m3级高炉的调压阀组是由三个少700mm电动蝶式调节阀，一个设有自动控制的少400mm蝶阀和一个少200mm常通管道所组成。高压时，少700mm阀常闭，炉顶煤气压力由少400mm阀自动控制在规定的剩余压力，这样自风机到调压阀组的整个管路和高炉炉内均处于高压之下，只有将所有阀门都打开，系统才转为常压，长期以来，由于炉顶装料设备系统中广泛使用着双钟马基式布料器，它既起着封闭炉顶，又起着旋转布料的作用，布料器旋转部位的密封一直阻碍着炉顶压力的进一步提高。只有到70年代实现了“布料与封顶分离”的原则，即采用双钟四阀，无钟炉顶等以后，炉顶煤气压力才大幅度提高到150kPa,甚至到200-300kPa。1重力除尘器*次g—文氏洗涤塔；11.14煤气$5—主管喷射器；6—蒸忌「一点火器;8—M压阀组；9消宵跆10—煤气总管*靑一氮气吹押阀』持一除雾器；H—人丨」蝶阀F仇入口眼睛阀中X—紧急切断阀Fvv-旁通附晓…调速剛讥一水封截止阀；门〜门一放散阀iG—发电机组；TRT余压发电透平机图2余热发电工艺流程图应当指出，消耗在调压阀组的剩余压力是由风机提供的，而风机为此提高了风压是消耗了大量的能量的(由电动机或蒸汽透平提供)。为有效利用这部分压力能，从20世纪60年代开始，试验高炉炉顶煤气余压发电，先后在前苏联和法国取得成功。采用这种技术后，可回收风机用电的25%-30%，节省了高炉炼铁的能耗。图2为采用余压发电的高压操作系统。二、高炉高压操作对高炉冶炼的影响如前所述，高压操作给高炉冶炼带来提高产量、降低焦比和大幅度降低炉尘吹出量的良好效果，这是高压操作对高炉冶炼影响的综合表现。1、对燃烧带的影响由于炉内压力提高．在同样鼓风量的情况下．鼓风体积变小．从而引起鼓风动能的下降。根据计算•由常压(15KPa)提高到80kPa的高压后。鼓风动能降到原来的76％。同时，由于炉缸煤气压力的升高，煤气中和的分压升高，促使燃烧速度加快。鼓风动能降低和燃烧速度加快导致高压操作后的燃烧带缩小。为维持合理的燃烧带以利于煤气量分布，就可以增加鼓风量，这对增加产量起了积极的作用。2、对还原的影响从热力学上来说，压力对还原的影响是通过压力对反应十C=2CO的影响体现的，由于这个反应前后有体积的变化，压力的增加有利于反应向左进行，即有利于的存在。这就有利于间接还原的进行。同时，高炉内直接还原发展程度取决于上述反应进行的程度，高压不利于此反应向右进行．从某种意义上讲，是抑制了直接还原的发展，或者说将直接还原推向更高的温度区域进行，同样有利于CO还原铁氧化物而改善煤气化学能的利用。从动力学上来说，压力提高加快了气体的扩散和化学反应速度，有利于还原反应的进行。但是有的研究者认为压力的提高也加快了直接还原的速度，因此压力对铁的直接还原度不会产生明显的影响，单从压力对还原的影响分析，高压操作对焦比没有影响。所有研究者和实际操作者都肯定高压对Si的还原是不利的，这表明高压对低硅...