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“交警”站对岗 炉缸有活性——浅谈高炉送风制度与炉缸活性的关系

  ●研究送风制度对炉缸活性的影响,就是研究合理的风速和鼓风动能,确定合理的风口回旋区位置,保证炉缸初始煤气流的合理分布,使炉缸工作均匀活跃,炉况稳定顺行。

  

中国冶金报 中国钢铁新闻网

代兵 王运国 李鑫 姜曦 刘云彩 

 

  高炉生产需要长期稳定顺行,炉缸活性犹如高炉的心脏一般,维护着高炉生产的动态平衡,炉缸内液态渣铁流入、流出的顺畅程度是表征炉缸活性的重要内容。从生产角度看,影响炉缸活性的因素大致有3个:一是焦炭所提供“透气—透液通道”的数量,二是渣铁流动性能,三是风口回旋区的位置。3个因素的关系犹如交通拥堵问题中的公路、汽车和交通警察:公路越宽阔(焦炭提供的通道多),汽车行驶越快(渣铁流动性能佳),交通警察的位置越合理(风口回旋区位置合理),交通就会越通畅,炉缸活性也会越好。

  高炉操作者关注操作制度中的送风制度。送风制度是指高炉在具体的冶炼条件下,通过选择适宜的风口参数和鼓风参数,维持合理的风口回旋区位置。风口回旋区是连接炉缸活性和送风制度的纽带。每一座高炉,不论冶炼条件如何,都有一个合理的风口回旋区位置,而风口回旋区位置决定于两个重要参数———风速和鼓风动能。因此,研究送风制度对炉缸活性的影响,就是研究合理的风速和鼓风动能,确定合理的风口回旋区位置,保证炉缸初始煤气流的合理分布,使炉缸工作均匀活跃,炉况稳定顺行。

  

  通过理论计算

  确定风速和鼓风动能

  国内许多研究已经证明,风口回旋区长度一般与炉缸直径成正比例关系,并可以进一步推导出,高炉风速、鼓风动能与炉缸直径成正比例关系。鼓风入炉后,吹动风口前焦炭做回旋运动,同时燃烧碳素产生热量,后者一部分用来提高回旋区系统的内能,而大部分使气体膨胀转化为机械能。

  风速和鼓风动能与风量、风温、风口面积、风压有关系,其中,风量、风口面积对于风速和鼓风动能的影响更为突出。为了计算风速和鼓风动能,有必要对高炉合理风量和合理风口面积进行研究。

  合理风量的研究。风量是指单位时间进入高炉的风在标准状态下的体积,而高炉风量与高炉容积有明显的线性关系。

  高炉所用风量是否在合理范围内,主要受到炉料质量和操作理念的影响。近年来,追求产量的思想依旧盛行于很多企业。不断提高风量,过度加大冶炼强度,其负面作用已经凸显,主要有以下几点:一是在原燃料质量没有改善的情况下,依然追求高风量,导致焦炭没有足够的透气性,压差迅速增大,炉况失常;二是中心过吹,边缘堆积严重,煤气利用率低,焦比升高;三是增大产量导致炉温控制得偏低,焦炭没有足够的透液性,炉缸活性失常,铁水环流加剧,炉缸侧壁温度升高,影响高炉长寿。

  每个钢铁企业的每座高炉,都应按各自的生产条件,选取合适的风量。一般3000m3~5000m3大型高炉,风量比应控制为1.4~1.6,风量系数控制为40~50。炉料质量较好的,按上限掌握;炉料质量较差的,根据情况逐渐降低。调整风量是高炉生产的基本操作,也是实现高炉稳定、优质、长寿的重要方法。

  合理风口面积的研究。选择合理风口面积是确定合理风速和鼓风动能的中心环节。风口面积应根据不同冶炼条件、冶炼强度、炉况情况来确定,即风口面积应满足不同情况下的风速和鼓风动能的需要,并在一定的范围内进行调节,最终找到满足生产要求的最佳值,在这方面本钢曾经做过努力和尝试。

  本钢新1号高炉是我国东北地区最大的高炉,容积为4747m3,于2008年10月9日投产。自2009年2月起,由于原燃料条件不断变差,频繁的休风造成了长时间的慢风,加之风口漏水等因素,炉缸活性失常,炉况顺行遭到严重破坏,于2010年4月8日发生崩料事故,炉况失常,形成大面积炉缸堆积,这次炉缸活性事故为新1号高炉有史以来最为严重的一次。本钢对装料制度、送风制度、造渣制度和炉缸热制度等进行研究和调整,经过一年的努力,炉况逐步得到恢复。从送风制度的调整过程来看,2010年恢复炉况期间,由于长期炉缸堆积,炉缸中心死区较大,炉缸几乎失去活性,风口烧损严重。在这种情况下,新1号高炉利用每一次定修机会,逐步调整并探索合适的风口面积,使风速和鼓风动能可以适应各方面条件的变化,在合理的范围内得到逐步提高。随着风量的提高、高风温的实施,炉缸截面上的燃烧带扩大,风口回旋区的位置逐步趋向合理,初始煤气流分布趋向正常,温度场分布更加均匀有效,炉缸活性得到明显改善,炉况逐步恢复。经过一年的探索实践证明,本钢新1号高炉风速、鼓风动能的合理范围分别为260m/s~270m/s、14000(kg·m)/s~14500(kg·m)/s,风口面积为0.4710m2,计算得到风口回旋区的深度为2.06m,形成了比较合理的送风制度,对于整个炉缸活性的恢复和维护发挥了极其重要的作用。整个恢复过程的风口面积变化如图1所示,鼓风动能与炉缸工作活跃指数的关系曲线如图2所示,表1为2010年高炉恢复炉况过程的月平均经济技术指标。

  调整风口的其他方法。除了风口面积外,还有其他一些调整风口状态的方法,如调整风口长度、风口角度和堵风口操作等,尤其是调整风口长度对优化风口回旋区的作用是非常明显的。

  

  判断风速和鼓风动能

  是否合理的依据

  判断风速和鼓风动能是否在合理范围内,除了理论计算外,还可以通过观察各种现象并结合相关仪表数据进行判断,表2给出了长期生产实践总结出的判定经验。

  综上所述,风口回旋区是连接炉缸活性和送风制度的纽带,合理的送风制度是维护炉缸活性的重要条件。好的炉缸活性需要合理的风口回旋区位置,合理的风口回旋区位置需要合理的风速和鼓风动能,合理的风速和鼓风动能需要合理的风量和风口面积,这样才能长期维护炉缸活性。高炉生产以长期稳顺为原则,以炉缸活跃为要求,以生产条件为导向,以煤气流合理分布为准则,以优化操作制度为手段,以优质、低耗、长寿为总目标,这正是本钢炼铁人的努力方向。

  

  

(冠兴拉头机械厂供稿)

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