高炉透气性影响因素研究现状

高炉透气性影响因素研究现状

姓名：唐光熙

单位:阳春新钢铁有限责任公司单位邮编：529600

摘要：高炉要想保持长期的稳定顺行和高产低耗，要把炉缸的活跃性作为工作的第一要务来抓。高炉是一个气-固-液三相逆流的反应器，风口处产生的高温煤气向上流动，兼具传热和还原的作用，因此，高炉料柱的透气性对高炉生产至关重要。含铁炉料在煤气的加热作用下发生还原、软化和滴落，最终导致高炉内形成块状带、软熔带、滴落带和死料柱、死铁层区域。由于性质的不同，导致各个区域透气性的影响因素各不相同。基于此，本文主要对高炉透气性影响因素研究现状进行论述，详情如下。

关键词：高炉；透气性；影响因素

引言

目前，对高炉透气性的研究多是基于含铁炉料的性质或单独对某一区域的透气性特征进行研究，对改善高炉运行的研究却有限。

1炉料性质及其在高炉内的物理化学反应对透气性的影响

在气体成分、黏度和密度不变的情况下，影响固体填充床透气性的主要因素有孔隙度、炉料当量直径、煤气流速、孔喉度和迂曲度。其中，孔隙度、炉料当量直径、孔喉度越大，单位距离内的压降越小，料层透气性越好；迂曲度、煤气流速越大，单位距离内的压降增加，料层透气性越差。转化为高炉块状带透气性的影响因素包括炉料平均粒径、烧结矿还原粉化、球团矿的还原膨胀、炉料的抗压强度、炉料的耐磨强度及布料方式等。当炉料的平均粒径较小时，造成块状带的孔隙度减小，烧结矿的还原粉化性能变差，在烧结矿还原过程中会发生破碎，使小粒级增加，降低块状带的孔隙度；焦炭抗压强度（M40）、焦炭耐磨性（M10）、烧结矿的转鼓强度和球团矿的抗压强度等炉料冷强度较差，会使块状带的粉末增加；不同粒径的炉料混合、球团矿的还原膨胀异常会造成料层的迂曲度增加；块矿的热爆裂性能差同样会造成料层的孔隙度下降。目前，提高块状带透气性的措施有：提高炉料的转鼓、耐磨和抗压性能，在装料和炉料下降过程中降低炉料粉末产生量；优化炉料的粒度组成，综合考虑还原和孔隙度，稳定炉料的平均粒度在合理的范围内，加强槽下筛分，减少小粒级入炉量；改善烧结矿的还原粉化、球团矿异常还原膨胀和块矿的热爆裂性能等含铁炉料的热物理性质。在高炉操作过程中，还可通过扩大料批、减少焦炭和含铁炉料产生界面层、分级入炉等措施来保证块状带的透气性。炉料的各种物理化学性能最终取决于含铁炉料的矿物相组成，因此，在改善块状带的透气性时，应从炉料成分和矿物相组成入手，改善原料质量。如通过提高烧结矿中SFCA（针状复合铁酸钙）含量提高烧结矿的转鼓指数；通过延长烧结矿的高温保持时间优化烧结矿的粒度组成；合理控制烧结矿的MgO含量并优化烧结矿的物相组成以提高烧结矿的低温还原粉化性能；使用结晶水和碳酸盐含量低的块矿，以防止爆裂产生更多的粉末；通过改变球团矿的成分优化还原膨胀性能等。

2高炉透气性优化措施

2.1全风口开炉

全风口开炉打破以往依靠堵风口增加送风初期鼓风动能的做法，考虑到开炉初期炉内填充物主要为焦炭，料柱孔隙度大，鼓风穿透性强，以正常生产的风口布局进行全风口开炉，不必担心初期吹不透中心等等问题，一方面可以保证炉缸工作更加均匀活跃，有利于料面下降更均衡及出渣铁，另一方面开炉不受捅风口对加风进程的影响，缩短达产时间。某2500m3高炉30个风口，风口面积0.3393m2，送风风量2800m3／min，风压70kPa，风温1035℃，送风后15分钟风口全亮，20分钟风量达到3450m3／min，风压109kPa，进行快速加风进程，前期出渣出铁顺畅，且避免了后期的减风捅风口操作，实现了快速全风。在高炉软融带形成之前应注意控制风量，防止风量过大造成悬料，软融带形成后稳步加风；随着加风操作，及时提高炉顶压力，首次出铁前压差控制不大于120kPa。

2.2高炉焖炉和复风操作

高炉焖炉开炉工作务必有计划实施，科学制定焖炉开炉方案，保焖炉前高炉运行状态良好，同时遵循只有焖好炉，才能开好炉的原则，严格做好焖炉密封工作。开炉第一炉铁在不憋炉的前提下顺利排出是最关键环节，为此做出的一切前提工作都是值得的，尤其是在风口和铁口的预处理上务必到位，多下功夫，保证两者之间的通透；本次使用二氧化碳致裂器致裂技术，配合铁口插氧枪实现铁口与风口贯通是成功的。开风口根据炉前出渣出铁并参考小套水温差大于1℃综合考虑，抓住开风口时机，避免开风口后烧套现象。焖炉开炉初期风口以上是通透的，而焖炉开炉采取的是偏开风口，只有及时提升渣铁流动性并及时排放出炉缸内渣铁是快速达产的关键，堵风口时间越长，炉料偏行堆积越严重，恢复进程减缓，烧套的概率也增大。焖炉二元碱度绝对不能高，保1.0以下，同时利用萤石（渣中w（CaF）为5%）改善炉渣流动性和渗透性，用锰矿（铁中w（Mn）为0.8%）改善铁的流动性和渗透性是很有必要的。高炉开炉是开弓没有回头箭，设备稳定运行是保证，试车保证设备无缺陷是不误砍柴功的，要尤其重视。

2.3加强槽位管理

根据欧根方程，改善高炉料柱透气性的关键是提高散料层的孔隙度，而影响散料层孔隙度的因素主要为混合料粒度的均匀性。由于某厂区所占面积小，铁前设备建设时间不一，造成铁前产线设备的位置在建设时见缝插针、布局零散、距离远，不具备直送的条件。此外，从焦化成品缓冲仓或者烧结成品缓冲仓到高炉槽下仓的距离均较远，供料流程长，这更加显示了槽位管理的重要性。为了减少原料在料仓内的摔打，改善高炉入炉原料质量，要加强成品仓和矿槽料位计的维护，制定烧结矿和焦炭成品仓及高炉槽下仓位管理标准，建立仓位日报和班报，报表可以对焦炭成品仓、烧结成品仓及高炉矿槽仓位的平均值和低仓位时间进行自动统计，不达标的料位计将发生报警。

2.4合理的高炉开炉配料及装料方案

开炉采用枕木填充炉缸开炉，装枕木的目的在于易点火，有利于开炉煤气安全；送风后易于炉料下降，有利于开炉顺行；便于均匀加热炉缸，铁口好开。将填充料分成多段装入。死铁层装入底焦＋枕木，底焦以上炉缸至风口中心线以下0.8m处用枕木填充，炉腹加入净焦，炉腰+炉身下部加入空料，炉身中上部加入空料+正料，炉喉加入正料。开炉料布料角度原则如下：焦碳偏于中心布入；矿石偏于边缘布入；空料不能布于边缘，尽量布在中间区域；前期采用单环布料，后期料线6.0m以上采用多环布料。

结语

高炉的透气性对于高炉生产至关重要，由炉料性质、装入制度和鼓风制度等因素共同决定。要提高炉料冷、热、反应前后强度；提高炉料粒度和均匀性，降低粉末入炉量；控制有害元素入炉；提高品位降低渣量的同时控制熔渣成分合理；保障热制度、装料制度、出铁制度和鼓风制度合理，以获得有利于透气性的煤气分布。

参考文献

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