第三章高炉冶炼原理3.ppt

第八讲 第三章 高炉冶炼原理 ? 授课内容： 第四节 高炉风口区碳素的燃烧 第五节 炉料和煤气的运动 目的要求： 1.掌握高炉内燃烧反应的作用； 2.知道影响燃烧带大小的因素； 3.掌握炉料和煤气运动情况； 4.了解影响煤气压力损失的因素。 重、难点： 1.高炉内燃烧反应的作用及影响燃烧带大小的因素； 2.炉料和煤气运动是难点。 ? 教学方法： 利用多媒体以课堂讲授为主，结合实际范例进行课堂讨论。 讲授重点内容提要 第四节 高炉风口区碳素的燃烧 一、燃料燃烧 1．燃烧反应 ◆燃烧反应的机理一般认为分两步进行： ◆风口前碳素的燃烧只能是不完全燃烧，生成C0并放出热量。 ◆由于鼓风中总含有一定的水蒸气，灼热的C与H20发生下列反应： C+H20=CO+H2 —124390kJ ◆实际生产中的条件下，风口前碳素燃烧的最终产物由C0、H2、N2组成 2．燃烧反应的作用 燃烧反应有以下几方面作用： ◆为高炉冶炼过程提供主要热源； ◆为还原反应提供C0、H2等还原剂； ◆为炉料下降提供必要的空间。 二、回旋区及燃烧带 1. 回旋区的概念 风口前产生焦炭和煤气流回旋运动的区域称为回旋区。 在回旋区外围，有一层厚约l00～300mm的中间层，此层的焦炭既受高速煤气流的冲击作用，又受阻于外围包裹着的紧密焦炭，因此比较疏松，但又不能和煤气流一起运动。 2.燃烧带的概念回旋区和中间层组成焦炭在炉缸内进行燃烧反应的区域称为燃烧带。如图3-4所示。 三、影响燃烧带大小的因素 1.燃烧带大小的作用 决定着煤气在炉内的初始分布，对炉内煤气温度和炉缸温度分布，及高炉顺行都有影响。 当燃烧带沿水平方向上截面积越大，相邻两燃烧带之间的不活跃区越小时，炉缸工作越均匀。 2.影响燃烧带大小的因素 ◆鼓风动能与下部调剂 下部调剂的作用是通过改变进风状态控制煤气流的初始分布，使整个炉缸温度分布均匀稳定，热量充沛，工作活跃。也就是控制适宜的燃烧带与煤气流的合理分布。 通过日常鼓风参数的调剂实现合适的鼓风动能，可达到控制燃烧带大小的目的。 调剂的鼓风参数有风温、风量、喷吹量、鼓风湿度、风口数目、风口直径。 ◆燃烧反应速度 一般情况下，燃烧反应速度快，燃烧反应可在较小的区域进行，使燃烧带缩小；反之，则燃烧带大。 ◆炉缸料柱阻力 炉缸内料柱疏松，燃烧带则延长；反之，燃烧带则缩小。 ◆焦炭的性质 焦炭的粒度、气孔度、反应性等对燃烧大小也有一定的影响。 第五节 炉料和煤气的运动 一、炉料运动 1.炉料在炉内下降的基本条件 高炉内不断形成促使炉料下降的自由空间。 2.形成炉料下降的自由空间的因素 ◆焦炭在风口前燃烧生成煤气。 ◆炉料中的碳素参加直接还原。 ◆炉料在下降过程中重新排列、压紧并熔化成液相，体积缩小。 ◆定时放出渣铁。 二、煤气运动 1．煤气的体积与成分的变化 煤气量取决于冶炼强度、鼓风成分、焦比等因素。炉缸煤气在高炉内上升过程中体积与成分如图3—5。由图可以看出，煤气的体积总量在上升过程中是增加的。 ◆C0 煤气上升过程中，CO在高炉下部高温区开始增加，煤气中的C0含量会相应减小。 ①吸收Fe、Si、Mn、P等元素直接还原生成的C0。 ②部分碳酸盐在高温区分解生成的C02与C作用生成C0。 ③中温区，C0开始参加间接还原生成同体积的C02。 ◆C02 C02在炉缸、炉腹部位几乎为零，从中温区开始增加。 ①高温区C02是不稳定的。 ②间接还原生成C02。 ③碳酸盐分解生成C02。 ◆H2 高温区的H2来源于风中H20汽和焦炭中的有机H2和喷吹燃料中的挥发H2，上升过程中由于参加间接还原和生成CH4，含量逐渐减少，但由于炉料中结晶水和碳作用生成部分H2，又可适量增加煤气中H2的含量。 ◆N2 鼓风带入的N2，焦炭中的有机N2和喷吹燃料中的挥发N2，在上升过程中不参加任何反应，绝对量不变。 ◆CH4 高温时少量焦炭与H2作用生成CH4，上升过程中又加入焦炭挥发分中的CH4，但数量很少，变化不大。 2．煤气温度的变化 ◆炉内热交换现象 炉缸煤气在上升过程中把热量传递给炉料，温度逐渐降低；而炉料在下降过程吸收煤气的热量，温度逐渐上升。 ◆高炉内热交换区域高炉内热交换时，将高炉分为三个区域(如图3—6所示)： ①在高炉上部区域，炉顶温度即煤气离开高炉时的温度是评价高炉热交换的重要指标。降低炉顶温