高炉高压操作资料.ppt

Your company slogan 5.3 高压操作 提高炉顶煤气压力的操作称为高压操作，是相对于常压操作而言的。一般常压高炉炉顶压力(表压)低于30kPa，凡炉顶压力超过此值者，均为高压操作。它是通过安装在高炉煤气除尘系统管道上的高压调节阀组，改变煤气通道截面积，使其比常压时为小，从而提高炉顶煤气压力的。由于炉顶压力提高，高炉内部各部分的压力都相应提高。整个炉内的平均压力也提高，使高炉内发生一系列有利于冶炼的变化，促进了高炉强化和顺行。 自20世纪50年代开始，高压操作成为强化高炉冶炼的有力手段。特别是对2000m3以上大型高炉，高压操作更为明显。可以说，高炉容积愈大，为保证强化顺行所需的炉顶压力应愈高；高炉强化程度愈高。愈需要实行高压操作。因此国外一些巨型高炉，如日本大分厂2号高炉(内容积5070m3)，炉顶压力高达275kPa，1980年7月平均获得利用系数2.04t／(m3?d)，燃料比426kg/t铁(焦比383．4kg/t)的优良结果。日本扇岛1号高炉(4052m3)，炉顶压力高于196kPa，炉顶煤气CO2含量达到20％一30％，获得了煤气能量利用的高水平。其他4000m3级高炉，炉顶压力一舶都在200一300kPa。新设计的巨型高炉，一般都按250kPa以上的高压操作考虑。 Table of Contents 5.3.1 高压操作系统 5.3.2 高压操作的影响 5.3.1 高压操作系统 5.3.1 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织控制阀门的开闭度来实现的。前苏联最早试验时，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。后来在改进阀组结构并将其安装在洗涤塔之后，才取得成功(图5—4)。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20世纪70年代实现了“布料与封顶分离”的原则，即采用双钟四阀、无钟炉顶等装备以后，炉顶煤气压力才大幅度提高到150kPa，甚至达到200一300kPa。 5.3.1 高压操作系统 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)。为有效地利用这部分压力能，人们从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％一30％，节省了高炉炼铁的能耗。图5-5为采用余压发电后的高压操作系统。 5.3.1 高压操作系统 5.3.2 高压操作的影响 5.3.2.1 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O2和CO2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，这对增加产量起着积极的作用。 5.3.2 高压操作的影响 5.3.2.2 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CO2十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CO2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。 研究和实际操作都肯定高压对Si的还原是不利的，这表明高压对低硅生铁的冶炼是有利的。 5.3.2 高压操作的影响 5.3.2.3 对料柱阻损的影响 这是高压操作对高炉冶炼影响的最重要的一个方面。从著名的卡门公式 不难看出，料层的阻力损失与气流的压力成反比。在其他条件不变的情况下，可写成 由于料层的阻力损失与气流的压力成反比，高压操作以后，炉内的总压力p高较常压操作时的p常大，因而常压操作时煤气流通过料柱的阻力损失? p常大于高压操作时的? p高。这就使得在常压高炉上因?p过高而引起的诸如管道行程，崩料等炉况失常现象在高压操作的