高爐布料操作.

1、高爐布料操作（提綱）劉云彩1， 高爐布料的作用1.1，布料能改變高爐產(chǎn)量水平、改善順行，降低燃料消耗： 布料能改變產(chǎn)量水平，能提高高爐接受風(fēng)量的能力；改善順行，大幅降低燃料消耗：爐內(nèi)料柱的空隙度大約在0.350.45之間。上升的煤氣對爐料的阻力約占料柱有效重量的4050%。煤氣分布是不均勻的，對下降爐料的阻力差別很大。利用不同的煤氣分布，減少對爐料的阻力，從而保持高爐穩(wěn)定、順行。有了順行，就有可能提高冶煉強(qiáng)度，增加產(chǎn)量。 1.2，通過布料能延長功率壽命 邊緣氣流過分發(fā)展，必然加劇爐墻侵蝕。通過布料控制邊緣氣流，保護(hù)爐墻。 1.3，通過布料，預(yù)防、處理一些類型的高爐冶煉進(jìn)程發(fā)生的事故 這些類型包

2、括： 高爐憋風(fēng)、難行； 渣皮脫落；邊緣過輕，危害很大。邊緣過輕，首先表現(xiàn)在爐頂溫度過高。影響爐頂溫度的因素較多，邊緣發(fā)展，是其中之一。爐頂溫度每降低100，大約可降低焦比3-5公斤，主要來自三個方面：A， 氣帶走的熱量；B， 冷卻水及爐體散熱；C， 煤氣利用率下降。正常冶煉水平，爐頂溫度與渣量關(guān)系密切。邊緣過重，同樣會帶來災(zāi)難。1982年首鋼2高爐，連續(xù)發(fā)生風(fēng)口壓入路內(nèi)事故，給生產(chǎn)帶來很大損失： 表2 渣皮脫落日期風(fēng)口號開始漏常壓時間停風(fēng)時間更 換 設(shè) 備風(fēng)口中缸彎頭831222222：2822：4523：5817：1818：5023：584：131119.122225：5015：556：05

3、8：1516：0717468：1512：5217：4521：56111119.2184：084：057：337：3311：4911累計7小時20分18小時51分532爐腹渣皮結(jié)到一定厚度，自行脫落，由于邊緣煤氣量不足，不能很好的熔化，大塊渣皮沿爐缸壁下滑，將深入爐內(nèi)的風(fēng)口壓入爐內(nèi)。類似的現(xiàn)象，在寶鋼和日本也出現(xiàn)過。日本把這一現(xiàn)象叫“曲損”。 爐墻結(jié)厚； 減少一些鐵中的有害元素。裝料制度也有局限性：嚴(yán)重的爐缸堆積，解決不了；嚴(yán)重的爐墻結(jié)厚，效果很小。布料的作用，是通過不同的裝料方法，改變煤氣流分布，并影響軟融帶的形狀。改變爐料位置及礦、焦在爐喉徑向的比例，是控制煤氣流分布的有效手段。雙鐘裝料設(shè)備

4、，爐料分布受到限制，調(diào)節(jié)煤氣流的作用比較有限。無鐘的出現(xiàn)，克服了大鐘的缺陷。第一座無鐘高爐，于1972年在蒂森公司漢博恩廠投產(chǎn)。這是盧森堡阿貝爾公司的重大發(fā)明，它以全新的原理、緊湊的結(jié)構(gòu)，克服了大鐘布料器的缺點，使高爐布料，完成一次革命。很快，在世界范圍推廣。它通過改變旋轉(zhuǎn)溜槽角度,可把爐料布到爐喉內(nèi)任何位置。2， 布料操作 2.1，煤氣流的作用 煤氣分布對高爐的作用是多方面的。煤氣在高爐內(nèi)的分布，分四種類型。各種類型的作用如表3：表3，布料的作用（高爐布料規(guī)律，135頁表40）2.2，軟融帶的形狀，對高爐行程有重要影響，煤氣分布在很大程度上決定軟融帶的形狀（圖1）。圖1，軟融帶形狀及煤氣分布

5、 2 2.3，批重的作用：批重大小，對煤氣分布影響極大。大批重普遍加重邊緣及中心；小批重發(fā)展邊緣及中心。各爐在一定的條件下，均有一個臨界范圍。當(dāng)批重大于臨界范圍，隨批重增加而加重中心；當(dāng)批重小于臨界范圍，隨批重增加而加重邊緣或作用不明顯1。依此原理，當(dāng)爐料較好時，應(yīng)當(dāng)用大批重；外部條件變壞時，應(yīng)縮小批重。大批重，能控制氣流穩(wěn)定分布。因此，隨冶煉強(qiáng)度的提高，應(yīng)擴(kuò)大批重。當(dāng)爐況難行時，應(yīng)縮小批重，以還取風(fēng)量，保持順行。 2.4，料線多作用：料線越深，爐料越靠近爐墻。利用不同料線深度，可有效的調(diào)整爐料分布。 3， 大鐘操作；高爐最早出現(xiàn)于中國，已有2700年的歷史23。高爐裝料方法多種多樣，均未流傳

6、下來。1850年，當(dāng)巴利式大鐘布料器在英國出現(xiàn)，盡管它不能旋轉(zhuǎn)并有許多缺點，還是流傳了下來。在此基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)、完善，終于在1907年出現(xiàn)了“馬基式”布料器，并迅速在世界范圍普及。為什么大鐘布料器得到發(fā)展，能夠在煉鐵歷史中，占有重要地位？因為它解決了高爐長期以來，一直困饒的煤氣流合理發(fā)布問題。通過大鐘布料器落入爐內(nèi)的爐料，形成邊緣高中心低的反錐體料面。當(dāng)爐喉直徑大于3.5米時，邊緣和中心的料面差，已經(jīng)超過1米，這就使中心的料柱透氣性明顯提高。從圖24看到，高爐每米工作高度的壓力差大約0.04-0.07kpa，推動了煤氣流向高爐中心流動。這一作用，也為高爐擴(kuò)大，奠定了基礎(chǔ)。大鐘式布料所形成的料

7、面，是以后各種布料器，共同遵循的準(zhǔn)則，無鐘布料也不例外。圖2，不同容積高爐的阻力系數(shù)（圖中數(shù)據(jù)是高爐容積）31，擴(kuò)大礦石批重： 大批重，有利于煤氣流穩(wěn)定，能改善煤氣利用，降低燃料比；但高爐壓差可能提高，所以，擴(kuò)大批重是有條件的：A， 冶煉強(qiáng)度提高；B， 高爐爐況允許。表4 首鋼2爐1982年9月數(shù)據(jù)（1327 m3）日期WKKJ日產(chǎn)焦比燃料比風(fēng)量綜合冶強(qiáng)校正焦比校正燃料比噸度度噸kgkgm3/分噸/日. m3kgkg8-1529.53631294241751526141.16341751516-1933373228644185282560128353833299140

8、251126171.166389501日期煤氣,%半 徑 煤 氣 分 布 , %塌料CO2COCO12345次/日8-1518.6624.243.5417.9219.519.2217.049.691.2516-1918.6324.343.418.519.3719.3317.2210.721.520-2818.8923.2244.8618.1819.3619.1318.3610.820.78 各時期的原料條件如下表，折合焦比、燃料比也按下列條件計算（表5）。表5:日期礦耗礦石含鐵焦灰煤灰灰石鐵耗風(fēng)溫濕度Sikg%kgkg/t0Cg/ m3%8-15170858.6912.3916.5619952

9、116214.170.5416-19171858.612.5616.2223982118114.650.5020-28167858.6812.6416.002497111539.720.50 32，同裝與分裝： 由于界面效應(yīng)，分裝的礦、焦混合與變形，較同裝小，因此料柱透氣性更好。高爐一般采用分裝。表6是首鋼3號爐（1036 m3）的實踐結(jié)果。表6時間日產(chǎn)冶強(qiáng)CO2co裝料料線WKWJK/J透指風(fēng)量tt/日. m3%mttQ/Pm3/分1-20/120150.99617.541.4同裝1.7523.16.013.846162418891-9/221401.07217.741.9分裝2.024.1

10、5.944.061734199018-25/221301.00817.942.5分裝2.026.36.334.1516701945時間焦比燃料比校正焦比校正燃料比kgkgkgkg1-20/13955104825421-9/239351142054518-25/2374490400516 33，綜合裝料5：為改善煤氣利用，加重邊緣，發(fā)展中心，在1982年實驗綜合裝料制度，獲得良好結(jié)果。礦石3車，分兩次開大鐘。第一次按料線1.75米加料，接著不等料線第二次開大鐘，加入后續(xù)料，1號爐實踐結(jié)果如下（表7）：表7時間裝料制度利用系數(shù)焦比校正焦比煤比燃料比校正燃料比t/日.m3kgkgkgkgkg1-13

11、/5KKJJ2.639381381163.8544.8544.814-24KKJJ2.679375377162.5539.5537.525-29KKJJ2.104363366123.8486.8489.826-29/6K1.5KJJJ1.52.875366375138.8504.8513.8時間風(fēng)量風(fēng)壓透指煤氣CO2co邊緣CO2中心COm3/分kpaQ/P%1-13/514761.65171315.7735.886.78.514-2414871.62177015.4535.657.08.725-2911911.28172617.1939.1511.910.926-29/614871.6217

12、2817.2838.5313.47.3 34，大小料批混裝6：為克服大鐘裝料的局限性，首鋼曾在進(jìn)入末期的3號爐用大小批重混裝的方法，修補(bǔ)爐墻并穩(wěn)定高爐氣流，受到很好的效果，操作結(jié)果見表8。具體方法是：mA +nB A = KKJJ KK=20噸 B =KJKJ K=10噸表8（1962年）時間裝料制度利用系數(shù)焦比校正焦比冶強(qiáng)K/J塌料坐料風(fēng)溫t/日.m3kgkgt/日. m3次/日次/日次/日0C1-10/1KKJJ1.5m1.347180.9422.931.40.881811-31（2A+3B）1.5m1.4766927011.013.181.20.6828 時間結(jié)礦比TFE焦灰Si加濕CO

13、2煤 氣 半 徑 分 布，%g/ m3%123451-10/110042.3115.011.2825.513.77.612.414.512.910.611-3198.1343.2815.41.232714.28.512.614.411.89.4使用混裝后，實際焦比下降20公斤，折算后降低17公斤。一月份爐身下部爐墻厚度460mm，到3月7日墻厚580mm。大批重穩(wěn)定氣流，小批重加重邊緣，兩者結(jié)合，既改善順行，也保護(hù)了爐墻。35，抽礦或抽焦： 爐況不穩(wěn)定，爐料又不好，不具備使用大批重的條件，可用抽礦或抽焦的方法，穩(wěn)定氣流。具體做法石：mKKJJ + KKKK 或 mKKJJ + JJJJ36，雙

14、裝： 出于同樣理由，也可用雙裝。但雙裝在一定程度上改變氣流分布，其“雙”的部分，對氣流的影響，和配“雙”的相反。如下式所表示的，前一批示正裝，和它相配的是倒裝。每隔m批，有一批雙裝，在料柱中有一個大批重：JJJJ。 mKKJJ + JJKK 37，半倒裝： 20世紀(jì)60年代，鋼鐵生產(chǎn)相當(dāng)困難。原料很差，數(shù)量短缺。高爐或經(jīng)常封爐，或維持生產(chǎn)。高爐難行、結(jié)瘤是經(jīng)常的。半倒裝由此流行。當(dāng)時首鋼（石鋼）流行一句順口溜：“小批半倒，靈丹妙藥”。 “小批”，保證高爐煤氣兩條通路，半倒是把焦碳裝到高爐邊緣及中心。這是發(fā)展兩頭的裝料制度，煤氣利用率很差，燃料比高。可以當(dāng)“藥用，處理爐墻不干凈，或因原料質(zhì)量太差

15、，保持高爐順行。是“藥”，不能當(dāng)“飯”，不能經(jīng)常使用。經(jīng)常使用，燃料消耗太高。4， 無鐘與大鐘布料的區(qū)別41，大鐘布料是一次性的，大鐘打開后，爐料在很短時間落到爐內(nèi)，圖3是大鐘布料的爐料分布7。無鐘布料是連續(xù)的，布一批料須較長時間（圖4）8，大約布812圈。圖5是無鐘布料示意圖9。由于料流較慢，無鐘的粒度偏析嚴(yán)重（圖6）2。圖3，大鐘布料的爐料分布（高爐布料規(guī)律，277頁表56）圖4 圖5，無鐘布料示意圖 圖6 粒度偏析42，大鐘布料的爐料分布，位置比較固定，每批料的堆尖位置只能在爐喉間隙以內(nèi)。利用不同料線、不同批重、不同裝料次序及不同裝料方法，改變爐料分布；而無鐘，通過改變溜槽角度，可以將爐

16、料，布到任何位置、并且有多種不同的布料方式（圖7）。 圖7 無鐘可將爐料布到任何位置43，溜槽旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使溜槽外側(cè)的爐料堆角變小，外側(cè)料面較平坦，當(dāng)多環(huán)部料時，形成爐料平臺。大鐘布料則無此特點。圖8，布料形成的平臺 5，無鐘布料操作51，單環(huán)與多環(huán)無鐘的特點，導(dǎo)致：A，單環(huán)布料，偏析嚴(yán)重，特別是粒度不均勻的爐料。單環(huán)布料，擴(kuò)大了無鐘的缺點，降低了無鐘的優(yōu)勢。B，單環(huán)布料時，改變或試驗不同裝料制度，比較困難。變動結(jié)果，不僅影響邊緣煤氣分布，同時也影響中心，改變布料，引起的變化較大。 邊緣 中心 中心 邊緣 圖9 改變單環(huán)示意圖多環(huán)布料，按要求將爐料加到一定的位置，可以滿足冶煉需要。多壞，才

17、能充分發(fā)揮無鐘作用。通過多環(huán)布料，保持高爐中心活躍，邊緣有足夠的煤氣流通過，以保證高爐順行。多環(huán)，調(diào)劑煤氣分布更靈活，更有利于高爐強(qiáng)化。在多環(huán)條件下，改變煤氣分布，一般通過改變邊緣或中心的礦或焦的環(huán)數(shù)，即可實現(xiàn)，不必改動所有各環(huán)。改后是否準(zhǔn)確，也容易判斷。多環(huán)，把粉料分散到較大的面積內(nèi)，從而降低了粉料的破壞作用，提高了料柱透氣性。52， 邊緣料面平臺 稻葉晉一等總結(jié)加古川高爐布料經(jīng)驗，邊緣爐料在爐喉內(nèi)形成一定寬度平臺，高爐順行很好，由此作為無鐘布料規(guī)律，得到推廣【10】。 圖10，平臺53，無鐘布料實例按生產(chǎn)需要，確定布料方式。圖11是追求低焦比、高產(chǎn)量的、中心發(fā)展型的煤氣分布所作的不同裝料生

18、產(chǎn)過程9。圖11 千葉6號爐的布料實踐10 圖11是追求低焦比、高產(chǎn)量的、中心發(fā)展型的煤氣分布所作的不同裝料生產(chǎn)過程9。圖5左邊的橫座標(biāo)是布料角度，1是邊緣位置，10是中心位置。黑的是礦，白的是焦；縱座標(biāo)本是布料圈數(shù)。右圖是不同裝料方法的煤氣分布結(jié)果。最上邊是5月，最下邊是10月的煤氣分布。圖中4個月的4次改變，邊緣第一環(huán)（520）、第二環(huán)（50.50）布的礦石和焦碳始終未變。第一次改變，僅變更第五、第六環(huán)（圖中上部，5月到6月）。以后兩次改變，均在37環(huán)之間。這正是多環(huán)部料的優(yōu)點。從下圖可以看到，邊緣煤氣利用率并未發(fā)生變化，中心煤氣利用率逐次提高。圖12是日本一座高爐的布料操作結(jié)果12。圖中

19、第一列是布料方法，第二列是爐料分布，第三列是爐喉煤氣及溫度分布，第四列是冷卻壁溫度分布。從圖中第三列看到，徑向煤氣溫度和煤氣中的CO2%含量是相反的。從第四列中看到，布料對后溫度的重要影響。圖125.4，寶鋼布料13： 寶鋼重視布料平臺。礦石在爐內(nèi)形成自爐墻起1.31.7米寬的平臺。具體的布料方法和布料的相關(guān)考慮見圖13、表9。圖13表9 2004年3月寶鋼無鐘布料操作：爐別容積dm系數(shù)冶煉強(qiáng) 度焦比kg煤比kg風(fēng)溫0CCO2富氧爐渣堿度鐵水Si,%爐料結(jié)構(gòu)，燒結(jié)礦球團(tuán)礦生礦1406313.42.231.06261207124422.802.601.220.367751824063142.17

20、1.03309164122922.71.880.347751834350142.351.07273202124823.32.841.24.2877518裝料制度：爐別hmWKtWJtK 環(huán)數(shù)J 環(huán)數(shù)123203456740089101232034567400891011-1.513124.721.213126.73333233332331.213124.73333233332355，其他廠經(jīng)驗 A，上鋼一廠爐別容積dm系數(shù)冶煉強(qiáng) 度焦比kg煤比kg風(fēng)溫0CCO2富氧爐渣堿度鐵水Si,%爐料結(jié)構(gòu)，燒結(jié)礦球團(tuán)礦生礦3250011.12.4369110116021.671.671.160.39-0.

21、4182126爐別hmWKtWJtK 環(huán)數(shù)1500247.5345.5443540.563773483192710230111831.56014.41344J 環(huán)數(shù)222122 布料分11環(huán)。較分10環(huán)或分偶數(shù)環(huán)，有明顯的有點，即有一個偶數(shù)環(huán)，將爐喉面積，等分。如分11環(huán)時第6環(huán)等分爐喉面積。上鋼一廠3高爐，爐喉面積分11環(huán)。次爐布料，焦炭布到中心方向較明顯。B， 首鋼 2004年3月爐別容積dm系數(shù)冶煉強(qiáng) 度焦比kg煤比kg風(fēng)溫0CCO2富氧爐渣堿度鐵水Si,%爐料結(jié)構(gòu)，燒結(jié)礦球團(tuán)礦生礦1253611.562.161.1340887.310560.21.080.5875.815.88.4裝料

22、制度：爐別hmWKtWJtK 環(huán)數(shù)123423052662973283593701011.247.513.9525J 環(huán)數(shù)52221123首鋼當(dāng)時焦炭強(qiáng)度不佳，焦炭在較大范圍分布。 C，昆鋼6高爐爐別容積dm系數(shù)冶煉強(qiáng) 度焦比kg煤比kg風(fēng)溫0CCO2富氧爐渣堿度鐵水Si,%爐料結(jié)構(gòu)，燒結(jié)礦球團(tuán)礦生礦1.22000102.01.024526210301.040.49751411裝料制度：爐別hmWKtWJtK 環(huán)數(shù)1100222.2327.2431.7535.7639.2742.1844.6946.81048.81150.311.247.513.92231J 環(huán)數(shù)1100222.2327.24

23、31.7535.7639.2742.1844.6946.81048.81150.3225678 典型的中心加焦。 D，武鋼爐別容積dm系數(shù)冶煉強(qiáng) 度焦比kg煤比kg風(fēng)溫0CCO2富氧爐渣堿度鐵水Si,%爐料結(jié)構(gòu)，燒結(jié)礦球團(tuán)礦生礦215368.92.231.14408128112819.280.921.070.5276420裝料制度：爐別hmWKtWJtK 環(huán)數(shù)122.2229333436.8540.5643.5746843.5948.51050.31150.311.247.513.92233J 環(huán)數(shù)110222.2329433536.8640.5743.5846948.51050.31150.312222 礦石反復(fù)布料（見紅字）： 6 7 8 943.5 46 43.5 48.5 2 2 3 356，不同先進(jìn)高爐的溫度分布曲線見圖14。圖14 煤氣溫度分布【13】6，布料新動向高爐按自己的需要，采取不同的裝料方法。日本川崎公司，研究逆向布料，爐料從中心開始（圖13），和傳統(tǒng)布料不同13，爐料在爐內(nèi)很少位移或滾動。這種探索精神，表現(xiàn)繼續(xù)挖掘潛力的決心。 圖13 逆向布料參考文獻(xiàn)2 前田久紀(jì)等，高爐裝入物分布制御，制鐵研究，第325號（1987），2