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高炉炉缸焦炭探究

浏览次数: 日期:2019年4月23日 09:55

炼铁工作者无不专注于焦炭的质量,从焦炭理化性质、工业分析、元素分析、冷强度、热强度、反应性等各个方面分析研究,目的都是改善、提高高炉冶炼过程的透气性、透液性。实现高炉生产的顺行、高产、低耗、低成本。焦炭作为高炉主要燃料,在炉内主要有发热剂、还原剂、渗碳剂、料柱骨架四方面作用。随高炉喷吹煤比及风温提高,焦炭作为发热剂、还原剂、渗碳剂的功能均被部分替代。但是焦炭作为料柱的骨架作用更为重要。

国内外高炉解剖证明高炉按炉料在炉内的存在状态分为五个区域,即块状区、软熔区、滴落区、风口循环区、渣铁区。块状区炉料保持层状分布,随料面下降趋于水平,且料层减薄。软熔区是由固态焦炭和粘结在一起的半熔矿石层组成,焦炭、矿石相间,矿石呈软熔状态,透气性极差,煤气流主要从焦炭层通过。滴落区是熔化的渣铁穿过固态的焦炭空隙向下滴落的区域,此区域长期处于稳定状态的区域称为死料柱,处于松动区域的焦炭称为活性焦炭区风口区是风口前在鼓风作用下回旋运动,形成回旋区,风口间形成焦炭区。渣铁区主要是液态渣铁及侵入其中的焦炭。

关于风口以上焦炭变化业内研究较多,研究结论与生产实践也能相互印证,本文重点探讨滴落带及炉缸内焦炭的更新过程。目前对炉缸焦炭更新过程一般观点认为有以下三种方式:

一、死焦堆随渣铁液面升降变化而产生沉降、浮起运动,将沉入炉缸的部分焦炭重新上浮到风口平面进行燃烧,如此周而复始进行置换。

二、炉缸焦炭参与渗碳和渣中氧化物反应。高炉内渗碳反应从炉身已经开始,经过软熔带后,在滴落过程中铁水与焦炭接触良好,渗碳反应剧烈,铁水含碳量接近饱和,到达风口区后又部分氧化,进入炉缸后再进行少量的渗碳反应。炉缸部分氧化物还原也要消耗部分焦炭。这种方式通常认为是炉缸焦炭的主要更新方式。

三、炉缸焦炭粉化后随渣铁排出炉外。

通过以上观点解释高炉现象会产生许多矛盾,下面对上述观点进行分析:如果炉缸焦炭以第一种方式更新为主,这种运动实质只能更新炉缸上部很少部分焦炭,下部焦炭基本不参与更新。且现在双铁口出铁高炉的炉缸渣铁液面升降幅度很小,从而焦炭料柱的沉浮运动减弱,炉缸焦炭更新也随之减少。如果以第二种方式更新为主,则由于脱硫、渗碳、渣中氧化物还原均为界面反应,均会导致焦炭粒度变小、粉化直至消失,则应该产生以下现象:(1)炉缸下部焦粉聚集,沿炉缸高度从上至下,焦粉逐渐增多。(2)提高炭质量对于炉缸下部透气性和透液性的改善没有作用。

但在高炉扒炉过程中并未发现炉缸下部焦粉聚集,沿炉缸高度从上至下,焦粉逐渐增多的现象。在实际生产中由于焦炭质量变差出现铁口卡焦、炉缸焦炭透气性和透液性变差等现象通过提高焦炭质量很快即可改善炉缸焦炭透气性和透液性,消除铁口卡焦现象。

如果炉缸焦炭以第三种方式更新,则炉缸内渣铁运动区域应有大量焦粉聚集,但在历次扒炉过程中均未发现,而且如果有焦粉从铁口排出应该能够观察发现。综上所述,目前观点的三种焦炭更新方式都不是主要方式,大胆设想炉缸死焦堆存在其它运动方式。

现将炉缸死焦堆视为一个受力单元,在死焦堆上的作用力有自身重力、渣铁及煤气的浮力、炉墙的摩擦力,如所形成的合力向下,则死料柱沉坐在炉底;如果所形成合力向上,则死料柱浮起在液态渣铁中。炉缸液态渣铁会产生较大浮力,由于料柱重量径向分布存在较大差异,靠近炉缸外侧重力相对中心较大,通过相邻风口间焦柱传递至炉缸焦炭上,且死料柱的上方为焦炭疏松区,于是焦炭在炉缸内形成由外侧向下,然后中心向上的“涡旋”运动,进入风口回旋区进行剧烈燃烧反应。从而实现炉缸焦炭的更替。通过渗碳、脱硫、还原、渣铁排放加上这种涡旋运动产生焦炭循环燃烧最终达到一种平衡状态。

这种炉缸运动方式很好解释了原来观点不能解释的现象。如果涡旋运动圆周方向均匀,则炉缸工作状态良好,否则会出现渣铁排放量和温度不均匀现象。使用中心加焦方式布料的高炉利用这种观点解释,中心焦并不能直接进入炉缸。但中心加焦可以改变煤气流的二、三次分布,同时加大了料柱边沿与中心的重力差,从而加剧炉缸焦炭的“涡旋”运动,改善炉缸工作状态。在扒炉过程中观察发现焦炭整体粒级变小,但分布基本均匀,未发现明显粒级分层现象佐证了这一论断。

 

结论

1.由于渣铁浮力和料柱径向分布存在重力差,焦炭在炉缸内形成“涡旋”运动。

2.改善炉缸工作状态还要从改善焦炭质量抓起。

3.利用这种“涡旋”运动可以改善炉缸工作。比如在炉况允许情况下适当延长出铁间隔可以加快涡旋运动,改善炉缸工作。

(转自 头条号 高炉炼铁技术分享

 

 

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该资讯的关键词为:高炉冶炼  高炉生产  高炉解剖  高炉炼铁技术