高炉提高喷煤量的分析与研究

在对煤粉在高炉中的行为进行分析的基础上,从改善原燃料质量、高风温、富氧鼓风、高炉冶炼及煤气流分布等方面对提高高炉喷煤量进行全面分析与研究,总结提高煤比的普遍规律。     

高炉富氧鼓风对高炉热状态的影响及对策

为进一步探究高炉富氧操作下的冶炼规律,用已建立的高炉富氧综合模型对不同操作条件下的高炉热状态进行计算和分析.结果表明:炉缸喷吹循环煤气能有效抵消富氧操作引起的燃料比增长,且在低富氧操作时高炉不需喷吹循环煤气就能满足上下部热量平衡;增加喷煤量需要与提高富氧率相对应,不同的喷煤量具有不同的富氧操作区间.模型求得富氧操作条件下鼓风加湿极限值,即鼓风加湿不应超过21.2g/m³,相应的富氧率极大值约为4.6%.     

PID控制在高炉富氧流量调节中的应用

本文着重针对高炉鼓风氧气流量手动控制不稳定,无法满足高炉正常生产的问题,进行多方位、多角度的分析。利用PID控制技术实现富氧流量的自动调节。实践表明PID控制达到了对富氧流量自动调节和稳定控制的目的。     

富氧高炉综合模型

针对高富氧操作中出现的“上冷下热”问题,考虑高炉正常冶炼所需的必要条件,建立了对高温区和低温区分别计算物料和热量平衡的数学模型,用于研究高炉内热状态随富氧率的变化和相应的对策.本文描述了模型的建立过程,并通过与生产数据的对比证明了模型的有效性.基准算例条件下的计算结果表明:富氧提高1%,炉顶煤气温度下降约14℃;对于富氧率为1.7%的高炉操作,在不采取额外措施时仍能确保高温区和低温区的热量平衡.另外,计算得到的理论最低直接还原度与实际生产直接还原度的差异表明当前高炉冶炼仍具有继续降低燃料比的可能性.     

高炉风口理论燃烧温度计算模型的改良

在原有改进型理论燃烧温度(Tf)模型的基础上,进一步针对煤粉燃烧率、煤粉分解热以及灰分中Si O2在高温下还原耗热等方面内容进行修正和完善,提出更为全面的Tf计算模型,并对比分析了传统模型、原改进型模型以及本模型中富氧率、鼓风温度、鼓风湿度以及喷煤比等因素变化时对理论燃烧温度的影响规律.计算结果表明,与传统模型以及原有改进型模型相比,使用本模型时不同鼓风参数对理论燃烧温度的影响更为趋于"缓和",高炉下部炉缺状态相对更为稳定.事实上高炉在"高富氧,低煤比"或"低富氧,高煤比"两种操作下均未出现Tf过高或不足的问题,也印证了本模型能更贴切地反映实际生产高炉下部的炉缸热状态.     

高炉产量及其影响因素计算方法——兼论节焦与增铁的关系

本文根据风口前风量平衡方程和焦炭带入的碳量平衡方程,推导出高炉产量计算公式,求出该公式对影响产量的各个因素的偏导数,用以分析焦比对高炉产量的影响,并结合节焦分别计算和分析了煤比、油比、风量、富氧率、直接还原度等各因素对高炉产量的影响,最后以富氧鼓风为例,综合计算和分析了各种因素对高炉产量的影响。     

高炉冶炼硅锰合金试验

高炉法辅助电炉因地制宜地生产硅锰铁合金,可以充分利用我国贫锰矿资源,并有可能提供一个新的高炉铁合金品种。 在理论分析的基础上,在一座36m~3的小高炉上进行了工业冶炼试验。试验表明:在高炉上用富氧鼓风冶炼含Si=12—14％的硅锰铁合金,在技术上是成功的,在我国条件下,经济上也是有益的。     

炉顶煤气循环—氧气鼓风高炉综合数学模型

为了研究开发炉顶煤气循环μ氧气鼓风高炉炼铁新工艺,建立其综合数学模型.模型由高炉各个区域煤气成分计算方程、高炉上部空区热平衡模型、热化学平衡模型和炉身效率模型组成.用此模型计算了该炼铁工艺的基本工艺参数.结果表明:新工艺的焦比为200 kg.t-1,煤比为200 kg.t-1,相比传统高炉,燃料比降低22.9%;风口循环煤气量对风口理论燃烧温度影响较大,风口循环煤气量每增加10m3.t-1时,风口理论燃烧温度降低17.6K.此外,应用此模型还可以计算任何原料和燃料等条件下的炼铁工艺参数,研究相同原料和燃料条件下的各个工艺参数的变化规律.     

富氧喷煤燃烧过程的三维数值模拟

采用数学模型预测高炉富氧喷吹煤粉的燃烧过程,数学模型包括气相流动,煤粉挥发分的热解和燃烧,残炭的燃烧,辐射传热和固体颗粒相的运动等子模型,模拟结果表明,单筒煤枪和热风混合效果不好,不利于煤粉燃烧,由于直吹管和风口空间小,因而富氧对煤粉燃烧率影响不大;富氧可提高风口端部平均氧含量,有利于煤粉在回旋区内燃烧。     

富氧喷煤燃烧过程的三维数值模拟

采用数学模型预测高炉富氧喷吹煤粉的燃烧过程,数学模型包括气相流动、煤粉挥发分的热解和燃烧、残炭的燃烧、辐射传热和固体颗粒相的运动等子模型．模拟结果表明,单筒煤枪和热风混合效果不好,不利于煤粉燃烧;由于直吹管和风口空间小,因而富氧对煤粉燃烧率影响不大;富氧可提高风口端部平均氧含量,有利于煤粉在回旋区内燃烧．     

富氧喷煤对耐火材料侵蚀的实验研究

利用煤粉燃烧试验装置模拟高炉富氧喷煤实际情况,对硅砖、高铝砖和黏土砖进行了热空气侵蚀试验,分析了侵蚀后试样的物相和显微结构.结果表明:随着鼓风富氧率的提高,侵蚀后硅砖中玻璃质和隐晶质硅酸盐含量不断降低,气孔孔径扩大,气孔率不断升高;高铝砖中莫来石和方石英的含量不断升高,玻璃质硅酸盐和隐晶质铝硅酸盐的含量则不断下降,气孔孔径扩大,气孔率不断升高;黏土砖的物相组成和显微结构都没有发生明显的变化.     

高炉炉前供氧与安全控制系统及其计算机控制

在分析高炉富氧喷煤对炉前供氧系统的要求之基础上,研究开发了高炉炉前供氧与安全控制技术。所研制的我国首台高炉炉前供氧及安全控制系统可分别在氧煤枪和风口出现事故时对单支管进行断氧吹氮保护。为了满足不同等级高炉的要求,进行了系列化设计并采用计算机控制,可以实现参数设置,系统监控、流量及压力显示和记录。     

燃料发热量的高炉理论燃烧温度计算模型

对高炉风口前理论燃烧温度进行了修正,建立了基于燃料(焦炭和煤粉)发热量的计算模型,即把燃料的不完全燃烧所放出的热量转化为燃料完全燃烧所放出的热量与燃料不完全燃烧的热损失之差。最后分析了煤种、煤比、富氧率等因素对理论燃烧温度的影响。     

喷吹煤气后高炉热平衡

针对高炉富氧喷吹煤气的新工艺，进行了热平衡和物料平衡计算。通过分析研究得到：当富氧率为10％，喷吹600m^3tFe时，与唐钢1#高炉相比，新工艺的焦比可降低约40％左右。同时炉内还原气氛强、冶炼强度高、能耗少、炉顶煤气热值高，风口理论燃烧温度可进行灵活的调节，高炉上下部热量可达到均衡的分配等特点，彻底消除了喷吹煤粉给高炉冶炼带来的负面影响。高炉富氧喷吹煤气具有十分诱人的开发应用前景。     

富氧喷吹煤粉的效果及其对高炉冶炼的影响

作者依据我国高炉目前的生产状况,讨论了高炉采用富氧喷吹煤粉所产生的增铁节焦、节能降耗的冶炼效果,并就富氧喷吹煤粉对高炉冶炼的影响,提出了高炉采用富氧喷吹的技术保证。     

喷吹煤气后高炉热平衡

针对高炉富氧喷吹煤气的新工艺,进行了热平衡和物料平衡计算.通过分析研究得到:当富氧率为10%,喷吹600m3tFe时,与唐钢1#高炉相比,新工艺的焦比可降低约40%左右.同时炉内还原气氛强、冶炼强度高、能耗少、炉顶煤气热值高,风口理论燃烧温度可进行灵活的调节,高炉上下部热量可达到均衡的分配等特点,彻底消除了喷吹煤粉给高炉冶炼带来的负面影响.高炉富氧喷吹煤气具有十分诱人的开发应用前景.     

高炉法冶炼稀土硅铁合金试验及分析

我院0.3立方米试验高炉采用31％富氧鼓风,1080℃风温,炉渣CaO/SiO_2=1.0,在合金含硅提高到30％以上等条件下,炼出含稀土元素10％左右的冶炼试验介绍。试验高炉中还原稀土金属的热力学分析,SiO_2、Al_2O_2、CaO等大量挥发的机理。冶炼过程主要技术经济指标。物料平衡和理论焦比计算分析。这一工艺如欲成为工业生产经济合理流程所需进一步研究解决的问题。     

进一步提高高炉喷煤量而不降低煤利用率的可能性研究

从中国两座高炉风口回旋区取出煤粉样研究表明:当喷煤量达到140kg/t.HM(占燃料总量的27％)时,虽然煤早在直吹管内就开始了挥发和燃烧,但煤在回旋区内并不能完全燃烧。不过这一不完全燃烧还不破坏高炉的顺行。 用两种方法在实验室内进行了粉煤燃烧动力学研究,一种是用电阻丝加热鼓风,另一种则用等离子火炬。发现煤的燃烧率在40～80μm范围内几乎和煤的粒度大小成反比,它随着风温的提高而提高,直到1475℃;富氧到40％仍很有效。当空气过剩系数降到1.2～1.3以下则煤的燃烧率突然下降。当鼓风旋转时燃烧加快。 滴落区内,炉渣和煤灰或未燃尽的半焦的混合并不是提高喷煤量的控制因素。喷煤枪位置、角度和形状影响气固两相分布的研究表明:这些因素对喷入煤粒在助燃空气流中的均匀分布有显著影响,这一研究是采用激波管和纹影法完成的。     

高炉风口风量分配数学模型

建立了高炉风口风量分配数学模型,并提出风口流阻的计算公式.在总风量不变的条件下,计算了某5 500 m3高炉风口长度或者风口面积调整时,各风口风量、风速和鼓风动能的变化.结果表明增加风口长度或减小风口面积都将导致对应风口流阻增加.增加部分风口的长度,已调整的风口的风量、风速和鼓风动能降低.缩小部分风口面积,已调整的风口的风量降低;当缩小多个风口面积时,已调整的风口的风速、鼓风动能才能提高,并提出了其临界风口个数的计算公式.根据该数学模型,有利于掌握风口鼓风参数的变化规律,定量化调整风口的相关参数,维持高炉的稳定和顺行.     

高炉高富氧大喷煤的理论分析

本文论述了为什么高富氧、大喷煤是90年代高炉强化的主要技术动向;富氧与喷煤在高炉中作用的理论基础;高富氧与大喷煤在高炉中的操作特征与调剂;高富氧、大喷煤的科技研究新动向等。