1、炼铁技术研究知识汇总十三196、使用高压操作有哪些注意事项？答：（1）高、常压转换会引起煤气流分布的变化，所以转换操作应缓慢进行，以免损坏设备和引起炉况不顺。（2）转高压后一般会导致边缘气流发展，要视情况相应调整装料制度与送风制度。（3）处理悬料，首先要改常压，然后放风坐料。严禁在高压下强迫放风坐料。（4）炉外事故来不及按正常程序转常压操作时，可先放风，同时改常压。（5）高压操作时，风口、渣口的冷却水压应高于炉内压力 50 kPa, 以上。（6）为了防止小钟均压放散管堵塞，每班应用上料间歇将大小钟均压阀同时打开吹扫，但一般不得用荒煤气吹扫。（7）无料钟炉顶密封室充氮气时，应使气密室内压力高于炉
2、顶压力 10 kPa。（8）无料钟均压一般应是料罐内充压，以保护与延长下密封阀的寿命。197、什么是高压操作中的调压阀组？它的作用是什么？答：高压操作中的调压阀组，也叫高压阀组，也有叫它减压阀组的，它安装在高炉的净煤气管道上，是控制高炉炉顶煤气压力高低的阀门组。在阀组上有 5 条平行的通道和 4 个阀门，最小的一条通道直径为1200300mm，是常通的通道，不设阀门起安全保护作用。当炉顶压力因某些原因（例如炉内爆炸、大崩料）突然增高，或其他阀失灵而全部关闭时，仍可有一个自由通道以减小破坏作用。4 个阀门中有 3 个大的（直径一般为750mm）为电控或液压控制的蝶阀，1 个小的（直径一般为400
3、mm）为自动调节蝶阀。这 4 个阀门全开时炉顶为常压，当各阀门逐渐关小时，炉顶压力随之升高，高炉就处于高压状态，炉顶压力的高低可用此 4 个阀关闭的程度来决定。一般在炉顶压力设定在某一数值后，3 个大阀门关闭到某一位置或全关，由小阀门自动调节并稳定在预定水平。煤气通过调压阀组，压力能损失很大（阀组前为高压，阀组后为常压），使它成为一套良好的煤气清洗设备，最小的常通通道起到了类似于文氏管的喉口作用，在顶压高于 40 kPa, 时，通过阀组后的煤气含尘量可降到 10mg/m3 以下。因此各阀门要用水冲去灰泥，泥浆通过常通通道而排入灰泥捕集器。198、什么叫 TRT？答：高炉高压操作时，调压阀组消耗
4、了炉顶煤气的剩余压力，而这部分压力能是由风机提供的。风机为了提高风压以满足炉顶压力的要求消耗了很多能量（由电机或蒸汽透平提供），为了不浪费炉顶煤气的压力能和热能，从 20 世纪 60 年代开始开发了利用炉顶煤气的能量发电的技术，现已广泛应用于高压高炉上。所谓 TRT 就是炉顶余压发电透平机的简称。TRT 的煤气入口从文氏管后的煤气管接出，TRT的煤气出口与调压阀组后的净煤气主管相接，所以 TRT 是与调压阀组并联在净煤气管道上的。高压煤气在透平机内膨胀做功，推动透平机叶轮转动，带动发电机发电。透平机有轴流向心式、轴流冲动式和轴流反动式( 种，其中轴流反动式的质量小、效率高。在回收余压能量方式上
5、有部分回收、全部回收和平均回收 3 种，平均回收的发电能力高，设备投资低，投资回收期短，而且还能保证高炉炉顶压力稳定。我国宝钢的 TRT 就采用平均回收方式。根据炉顶压力不同，每吨生铁可发电 2040Kwh。如果是干法除尘，进入透平的煤气温度高，透平的效率提高（煤气温度每提高 10，透平机出力可提高 3%左右），发电量可增加 30%左右。一般来说，炉顶压力达到 0.09MPa 即可采用 TRT 技术，但要有明显的经济效益，炉顶压力应提高到 0.110.12MPa 以上。199、提高风温对高炉冶炼有什么影响？答：风温提高引起冶炼过程发生以下几个方面的变化：（1）风口前燃烧碳量 C 风减少，这是因
6、为单位生铁的热收入不变的情况下，提高风温带入的热量替代了部分风口前焦炭燃烧放出的热量，可使单位生铁风口前燃烧碳量减少，但是每 100所减少的 C 风是随风温的提高而递减的。（2）高炉高度上温度分布发生炉缸温度上升、炉身和炉顶温度降低和中温区略有扩大的变化。（3）铁的直接还原增加，这是由 C 风减少而使单位铁的 CO 还原剂减少和炉身温度降低等原因造成的。（4）炉内料柱阻损增加，特别是炉子下部的p 会急剧上升，这将使炉内炉料下降的条件明显变坏。如果高炉是在顺行的极限压差下操作，则风温的提高将迫使冶炼强度降低。据统计，在冶炼条件不变时，风温每提高 100，炉内p 升高约 10kPa，冶炼强度下降
7、2%左右。造成p 升高的原因是料柱内焦炭数量因焦比下降而减少；炉缸温度升高使煤气实际流速增大；以及下部温度过高，升华物质增多，随煤气上升到上部冷凝，使料柱的空隙度降低恶化料柱的透气性等。因此，使用高风温必须采取有效的措施，创造接受高风温的条件。200、高炉接受高风温的条件是什么？答：凡是能降低炉缸燃烧温度和改善料柱透气性的措施，都有利于高炉接受高风温。高炉接受高风温的条件是：（1）改善原料条件。精料是高炉接受高风温的基本条件，只有原料强度好、粒度组成均匀、粉末少，才能在高温条件下保证高炉顺行。（2）喷吹燃料。喷吹物在炉缸燃烧带的加热分解，需相应提高风温来补偿，这就为高炉接受高风温创造了条件。（
8、3）搞好上下部调剂，保证高炉顺行。如果高炉不顺，则不宜使用高风温。此时需正确运用上下部调剂手段，首先保证高炉顺行，方可提高风温。201、什么叫综合鼓风和综合喷吹？答：作为高炉强化冶炼的技术，采用高风温和富氧鼓风的同时，通过风口与鼓风一起向炉缸喷吹燃料（煤粉、重油、天然气等）、热还原性气体（天然气等裂化形成的 CO+H2 的气体）或其他粉料（含铁粉料、熔剂粉料）。由于通过风口向炉缸喷吹热还原性气体和粉状物料尚处于研究试验阶段，还没有应用于生产，所以现在的综合鼓风是高风温、富氧和喷吹燃料三者结合的鼓风，常用综合喷吹这个名词来表达。综合喷吹是高炉炼铁技术的重大进步，对高炉强化冶炼具有很大意义：（1）
9、采用风口喷吹燃料技术，扩大了高炉冶炼用的燃料品种和来源，可用一些价格低廉、来源广泛的燃料，代替部分昂贵而稀缺的冶金焦，从而使焦比大幅度降低，生铁成本下降。（2）从风口喷入的燃料，需在炉缸吸热分解后燃烧，需要一定的热量补偿，为高炉接受高风温提供了条件。（3）高炉喷吹燃料，是一项调剂炉况热度的有效手段，它比从上部变动焦炭负荷快得多，也为稳定高风温操作创造了条件。（4）用一般燃料替代部分冶金焦炭，为减少焦炉数目、节约基建投资创造了条件。（5）采用富氧鼓风与喷吹燃料的综合喷吹技术，可以改善喷吹燃料的燃烧条件，提高燃料喷吹率，增加替代焦炭的比例，进一步降低焦比。同时富氧鼓风可以提高风口区的理论燃烧温度，
10、又可弥补增加喷吹燃料所需的温度补偿，一般富氧 1%，可提高理论燃烧温度3545，增加喷煤率 4%。（6）采用富氧与喷吹燃料的综合喷吹技术后，因为一般喷入燃料的挥发分都比焦炭高，而风中氮含量又因富氧而减少，从而可提高煤气质量，有利于还原和提高回收煤气的发热值。202、高炉可喷吹的燃料有哪几种？我国以喷吹哪种燃料为主？答：高炉可以喷吹气体、液体、固体等各种燃料。气体燃料有天然气、焦炉煤气等。天然气的主要成分是 C（90%以上），焦炉煤气的主要成分是 H2（55%以上）。液体燃料有重油、柴油、焦油等，它们都是碳含量较高的液态碳氢化合物，灰分少，发热值高。固体燃料有无烟煤和烟煤等，成分与焦炭基本相同，
11、缺点是灰分高，硫含量高。由于燃料的储备及开采和能源的合理利用等原因，我国以喷吹煤粉为主。203、高炉喷煤对煤的性能有何要求？答：高炉喷吹用煤应能满足高炉冶炼工艺要求并对提高喷吹量和置换比有利，以替代更多的焦炭。具体要求如下：（1）煤的灰分越低越好，灰分含量应与使用的焦炭灰分相同，一般要求低于 15%。（2）硫含量越低越好，硫含量应与使用的焦炭硫含量相同，一般要求低于 0.8%。（3）表明煤结焦性能的胶质层越薄越好，以免煤粉在喷吹过程中结焦，堵塞煤枪和风口，影响喷吹和高炉正常生产。生产中常用无烟煤、贫煤和长焰烟煤作为喷吹用煤。（4）煤的可磨性好，高炉喷吹的煤需要磨细到一定细度，例如无烟煤- 20
12、0 目（粒度小于0.074mm）的要达到 80%以上，烟煤- 200 目的要达到 50%以上。可磨性好，则磨煤消耗的电能就少，可降低喷吹费用。（5）煤的燃烧性能好，即煤的着火温度低，反应性好，这样可使喷入炉缸的煤粉能在有限的空间和时间内尽可能多地气化。另外燃烧性能好的煤也可以磨得粗一些，即- 200 目占的比例少一些，以降低磨煤能耗和费用。就目前有的煤种来说，可以发现任何一种煤都不能达到上述全部要求，另外各种煤源由于产地远近、开采方法、运输到厂的方式等不同，其单位价格也不同，生产中常采用配煤来获得性能好而且价格低的混合煤。国内外常用碳含量高、热值高的无烟煤与挥发分高、易燃的烟煤配合，使混合煤的
13、挥发分在 2025%、灰分在 12%以下，充分发挥两种煤的优点，取得良好的喷煤效果。我国宝钢就是这样处理的。对磨好了的喷吹用煤粉的要求主要是：（1）粒度。无烟煤- 200 目的应达到 8085%；烟煤- 200 目的达到 5065%，含结晶水的烟煤、褐煤在高富氧的条件下粒度还可以更粗些。（2）温度。应控制在 7080，以避免输送煤粉载体中的饱和水蒸气结露而影响收粉。（3）水分。煤粉的水分应控制在 1.0%左右，最高不超过 2.0%，因为水分大一方面影响煤粉的输送，另一方面喷入炉缸，在风口前分解吸热，加剧 t 理的下降。为保证必要的 t 理，要增加热补偿，无补偿手段时要降低喷吹量。204、 喷吹
14、煤粉对高炉冶炼过程有什么影响？答：喷吹煤粉对高炉冶炼过程的影响有：（1）炉缸煤气量增加，在风口面积不变的情况下鼓风动能增加，燃烧带扩大。煤粉中含碳氢化合物越多（焦炭中挥发分含量一般小于 1.5%，无烟煤中为 512%，烟煤中为 1035%），在风口前气化后产生的 H2 越多，炉缸煤气量增加越多（灰分很高的无烟煤例外，因为它的碳含量太低而使煤气量减少）。煤气中 H2 量的增加，有利于煤气向炉缸中心渗透，使炉缸工作均匀。（2）理论燃烧温度下降，而炉缸中心温度略有上升。t 理降低的原因是：燃烧产物煤气量增加；喷吹煤粉气化时挥发分分解吸热使燃烧放出的热值降低；煤粉进入燃烧带时的温度（100左右）远低于
15、焦炭进入燃烧带时的温度（1500，因此燃料带入燃烧带的物理热减少。炉缸中心温度升高的原因是：鼓风动能和煤气中 H2 含量增加使煤气向中心渗透，炉缸中心部位的热量收入曾加；上部还原得到改善，炉子中心直接还原数量减少，热支出减少；热交换因 H2 的增加而改善。（3）料柱的阻损p 增加。喷吹煤粉以后，煤粉代替焦炭，使料柱中矿/焦比增大，焦炭数量减少，料柱的空隙度下降，煤气上升时的阻力增加，压差升高；上升煤气量增加，使煤气速度增大，p 也随之升高。煤气中 H2 量增加，由于其黏度和密度较小，有利于p的下降，但其作用小于前二者的作用，所以最终p 总是升高的。（4）间接还原发展，直接还原降低。其原因是：煤
16、气中还原性组分 CO+H2 数量和浓度增加H2 的数量和浓度增加，加速间接还原发展；焦炭的溶损反应进行的几率减少；矿石在炉内停留时间增加等。计算表明，喷吹煤粉 100kg/t 后，铁的直接还原度降低 810%。205、什么叫喷煤“热补偿”？答：高炉喷吹煤粉时，煤粉以 7080的温度进入炉缸燃烧带，它的挥发分加热分解，消耗热量，致使理论燃烧温度下降，炉缸热量显得不足。为了保持良好的炉缸热状态，需要给予热补偿。严格地说，这个补偿应包括温度和热量两个方面，即将 t 理维持在所要求的水平和增加炉缸热量收入。最好的热补偿措施是提高风温，其次是富氧。206、 什么叫喷煤的“热滞后”？答：在喷煤的实践中发现
17、，增加喷煤量后，炉缸出现先凉后热的现象，即煤粉在炉缸分解吸热，使炉缸温度降低，直到增加的煤粉量带来的煤气量和还原性气体（尤其是 H2 量）在上部改善热交换和间接还原的炉料下到炉缸，使炉缸温度上升，这一过程所经历的时间叫做“热滞后”时间。而喷吹量减少时，出现与此相反的现象。因此用改变喷吹量调节炉况显得不如风温来得快，但掌握了规律后，仍可应用自如地用喷煤量调节。热滞后时间与喷吹煤种、炉容、冶炼周期（料速）等因素有关。其一般规律是煤中 H2 含量越多，风口前分解消耗的热越多，则热滞后时间越长。例如喷烟煤就比喷无烟煤滞后时间长；炉容大滞后时间也长，一般滞后时间在 24h。207、高炉喷吹煤粉在风口前燃
18、烧有何特点？答：煤粉喷入炉缸燃烧经历煤粉加热分解、挥发分燃烧和结焦与残焦燃烧 3 个阶段，这 3个阶段是在有限空间、有限时间、高速加热、高压下交织进行的。有限空间是指煤粉从煤枪出口经部分直吹管、风口到风口前燃烧带共 16002000mm 长度的不大空间；有限时间是指煤粉从煤枪出口到离开燃烧带的 0.010.04s 的短暂的时间；高速加热是指煤从 7080,以 103106K/s) 的加热速度迅速加热到 15002000，接近爆炸火焰的加速度和温度；煤粉在热风压力 0.250.45MPa（表压）中燃烧。不仅燃烧过程完全不同于锅炉内的煤粉燃烧，而且燃烧产物也不同，煤粉在炉缸内燃烧形成的最终产物是
19、CO、H2 和 N2，而锅炉内的燃烧产物是 CO2、H2O 和 N2。208、什么叫未燃煤粉？它对高炉冶炼有何影响？答：国内外高炉喷煤实践和研究表明，在高炉炼铁的条件下，喷入炉缸的煤粉在有限空间和短暂的时间内不可能 100%完全气化，而且挥发分中碳氢化合物还不可避免地产生有很高抗表面氧化能力的炭黑微粒，这些就是喷煤操作中称为未燃煤粉的来源。未燃煤粉数量与煤粉的燃烧性能，特别是煤粉的粒度、鼓风中含氧、风口工作的均匀性等有关。一般要求未燃煤粉量应低于喷煤量的!1520% 。超量的未燃煤粉随煤气进入料柱将会产生对高炉行程不利的影响，它们是：（1）大量进入炉渣超过直接还原所要求的数量，以悬浮状存在于炉
20、渣中，会增加炉渣的黏度，严重时造成滴落带渣流不顺利和炉缸堆积，这对攀钢等特殊矿冶炼影响尤为严重。（2）大量附着在炉料表面和空隙中，会降低料柱的空隙度，恶化煤气上升过程中的流体力学条件，也就是煤气通过料柱时的阻力增加。近来一些喷吹量大的高炉和喷吹煤粉粒度较粗的高炉出现中心气流难打开，而边缘气流易发展的现象，这与喷吹燃料早期和喷吹量不大时出现的中心气流发展的现象正相反，其原因可能是未燃煤粉和炭黑随气流上升较多地沉积在料柱的中心部分，使其透气性变差。欧洲部分专家也持这种观点，部分日本专家也用这个观点来解释大喷吹量下中心难于打开的现象。（3）大量未燃煤粉和炭黑滞留在软熔带及滴落带，降低了它们的透气性和
21、透液性，出现下部难行或悬料，也是造成液泛现象的前提。因此，在生产中提高煤粉在风口前燃烧带内的燃烧率（气化率），是提高喷吹量的重要课题。实践表明，喷入高炉的煤粉在 200kg/t 以下时，其燃烧率应达到 8085%，而且喷吹量越大，其燃烧率应保持在越高的水平，因为相同燃烧率的情况下，未燃煤粉的绝对数量，随喷吹量的提高而增加，给高炉行程带来麻烦的可能性也越大。另外，高炉操作技术水平也在某种程度上产生影响，例如日本、宝钢或欧洲一些高炉，在喷吹量提高时中心气流难打开，借助于它们的布料技术能很好地调整边缘和中心气流分布，使未燃烧煤粉在炉内完全气化，高炉也能正常运行生产；而一些原燃料条件差、布料技术不成熟
22、或无良好的布料设施的高炉，就不能长期维持较高的喷吹量。尽管如此，由于未燃烧煤粉大部分在高炉内被充分利用技术的出现，大大推动了喷吹煤粉量的迅速提高。209、喷吹烟煤与喷吹无烟煤有何区别？答：虽然喷吹烟煤与喷吹无烟煤都是从风口喷人高炉，用以代替一部分焦炭，但由于两者化学成分不同，要求喷吹操作也有所不同，其主要区别是：（1）烟煤含挥发分高，有自燃及易爆的特性。为了确保喷吹烟煤的安全作业，在制粉、输粉、喷吹等系统都需有严密的气氛保护，必须有温度控制及灭火和防爆装置。而无烟煤则无需气氛保护，温度控制和防爆装置也简单一些。因此，烟煤喷吹设施投资高。（2）烟煤含挥发分高，着火点低，易于燃烧，易于被高炉接受，
23、同样条件下可以扩大喷吹量。（3）烟煤含 H2 量高，产生的煤气的还原能力强，有利于间接还原的发展。（4）因烟煤一般煤质较软，可磨性比无烟煤好，磨制烟煤时制粉机出力可以提高。根据首钢实践，大同烟煤比京西无烟煤的制粉出力可提高 13%。（5）烟煤的密度较无烟煤小，输煤时可以增大浓度，因而输送速度较快。首钢输送挥发分为 30%的烟煤时，其速度比无烟煤快 2530%。（6）由于烟煤中含挥发分较高，单位质量的煤完全燃烧所需补偿热与氧气要多一些，所以同等条件下允许最大喷煤量要比无烟煤小一些。但喷吹烟煤有利于使用高风温和富氧。（7）烟煤的结焦性比无烟煤强，因此对喷吹支管防止积煤的要求要严些，在炉况不顺、风口
24、不活跃时，不能像无烟煤那样大量强制喷煤，以免风口结焦。（8）两种煤对置换比的影响不完全一样，无烟煤含碳高，需补偿热少是有利因素；烟煤含H2 高、总热量高也是有利因素。但决定置换比高低的主要因素是灰分，所以要以灰分的高低来综合评价。210、限制喷煤量的因素是哪些？答：限制喷煤量的因素主要是：炉缸热状态、煤粉燃烧速率和流体力学 3 个方面。（1）炉缸热状态。限制性因素是 t 理的下降，因为任何高炉炼铁过程都存在一个允许的最低 t 理，它至少应高于液体产品温度，允许的最低煤气温度应能保证液体渣铁的过热，高温吸热反应的进行。这个 t 理在大喷煤时至少要达到 2050左右。不同的高炉应从炉缸所要求的高温
25、热量 Q 缸=V 缸 t 理 c 来确定允许的最低 t 理。一般燃料比高时，V 缸大，t 理可以低些；而燃料比低时 t 理就应高些，（2）煤粉燃烧速率。它是目前限制喷煤量的主要因素，如果在有限空间和短暂的时间内不能有足够数量（8085%）的煤粉气化，剩余的未燃煤粉将给高炉带来危害，而且煤粉利用率也降低。在大喷煤后，随着喷煤量的增加，相同燃烧率 8085%时，剩下的未燃煤粉的绝对量增加，这是需要迫切解决的问题。一般是选用燃烧性能好的混合煤，适当控制煤粉粒度和富氧以提高煤粉燃烧时的氧过剩系数等来提高煤粉的燃烧速率。（3）流体力学因素。主要是随着喷煤量的增加，料柱中焦炭数量减少，透气性变差，压差p 上升，有可能影响高炉顺行。但是这种限制可以用提高炉顶压力降低实际煤气流速和改善炉料的物理性能来部分地解决。高炉下部软熔带和滴落带的三相区内的炉渣滞留甚至出现液泛是整个喷煤的决定性限制环节。
