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天鐵高爐減少風口破損操作實踐

放大字體  縮小字體 發布日期:2015-08-20  作者:謝文飛  瀏覽次數:821
 
核心提示:摘要:本文對天鐵第一煉鐵廠高爐風口破損嚴重的問題,通過優化配料工作,針對循環物料,均勻配吃,防止配料波動,以自主研發的中型高爐無鐘多環布料煤氣流轉型理論,指導布料操作,突破原有操作模式,全開風口恢復爐況,使高爐風口的破損數目大幅降低,降低了設備的休風率,提升了高爐的經濟技術指標。
 
天鐵高爐減少風口破損操作實踐
謝文飛
(天津天鐵冶金集團第一煉鐵廠)
摘 要 本文對天鐵第一煉鐵廠高爐風口破損嚴重的問題,通過優化配料工作,針對循環物料,均勻配吃,防止配料波動,以自主研發的中型高爐無鐘多環布料煤氣流轉型理論,指導布料操作,突破原有操作模式,全開風口恢復爐況,使高爐風口的破損數目大幅降低,降低了設備的休風率,提升了高爐的經濟技術指標。
關鍵詞 高爐;優化配料;多環布料;全開風口;風口破損
1 前言
    天津天鐵集團第一煉鐵廠現有4座700 m3高爐,每座高爐配置16個風口。2011-2013年,累計風口破損642個,低品質料的使用,使燒結礦中的堿金屬、Zn升高,導致風口大量破損(見表1)。通過采取各種措施,2014年風口損壞68個。在鋼鐵市場形勢日趨嚴峻,進一步降低生鐵成本過程中取得較好的效果。
2 風口破損原因
2.1 有害元素含量高
     在燒結礦配料方面,考慮低成本因素,混合料配用了布袋灰、燒結機頭灰,在燒結礦配礦的比例中,混合料、鋼泥配加比例較大,使燒結礦中的堿金屬、Zn含量升高,高爐堿負荷、鋅負荷較重。2011-2013年鋅負荷最高達到0.8kg/t。一方面堿金屬造成焦炭粉化,Zn在爐缸大量吸熱,使爐缸向涼,透液性和透氣性變差,造成高爐出現排堿、排Zn現象頻繁,導致風口大量破損;另一方面,堿金屬和鋅滲入爐襯中,導致磚襯膨脹,爐體長高、長胖,導致風口及二套變形、上翹。
2.2 高爐上下部調劑
    由于外部條件變化,上部調整裝料制度不到位,導致中心或邊緣氣流過于旺盛或不足,造成渣皮脫落,使爐缸透液性大幅下降,爐缸的工作狀態變差,不活躍,死區較多,爐缸堆積現象較為頻繁,易造成風口大量破損。
2.3 高爐休風恢復爐況
    高爐生產中60天左右需要一次10-12小時的定修,在恢復爐況過程中,均采取花堵3~4個風口。目的是為了維持適宜的風速及鼓風動能,保證吹透中心,以快速恢復爐況。每次爐況恢復的過程中,都出現堵泥風口兩側的風口損壞,每次破損風口3-5個,甚至出現風口二套燒壞,需要組織休風更換。
2.4 渣皮脫落
    由于原燃料質量變化或大量使用焦丁后,使高爐煤氣流發生變化,導致爐墻渣皮脫落,富集在局部風口處,使風口燒壞。
3 采取的措施
3.1 優化配料工作
3.1.1 燃料控制
     由于焦炭入庫后存放時間較長,沒有及時使用,造成強度降低,造成爐況波動風口損壞。根據入庫時間,季節特點,合理安排出庫。及時了解焦炭配煤比的變更情況,加強熱強度、水分的監控。及時調整焦比、煤比,確保爐況穩定。
針對部分酸性球團含鈦偏高,造成渣鐵粘稠,類似爐缸堆積的情況,采取要求供應商提供的球團鈦含量小于0.04%。在給高爐取料時,將含鈦偏高的球團與含鈦低的球團各取50%,進行混合后供給高爐,同時將高爐球團的配加比例控制在10-15%,降低了渣鐵的粘度,提高了渣鐵的流動性。
    第一煉鐵廠長期使用南非塊礦,由于南非塊礦冶金性能較好,但堿金屬含量較高,鉀含量在0.25-0.35%,鈉含量0.13%左右。針對塊礦長期使用南非塊礦,品重單一的情況,采取拓寬塊礦的品種,配加了麥克塊、紐曼塊、恰那塊、PB塊等有害元素含量低的塊礦品種。塊礦配加比例控制在17%左右,既確保了高爐爐況穩定順行,又減少了堿金屬的帶入量。
    通過配料技術控制有害元素的含量,要求鋅負荷<0.5kg/t,堿負荷K2O+Na20≤3.5kg/tFe。針對堿金屬含量高的燒結機頭灰不再直接配吃,與鋅含量高的布袋除塵灰合并流程,經脫除鋅、鉀、鈉等有害元素后再回混勻料堆,根據循環物料的產量,均勻配吃,防止配料波動。對含鋅高的干鋼泥的配加由5%調整到3%,既保持了經濟料的使用,又降低了高爐爐料的鋅負荷,避免了干鋼泥集中配加帶來的鋅負荷急劇升高,造成的爐況失常;燒結礦的白云石的配加量由8%提高到8.5%,高爐爐渣的鎂鋁比由0.63%提高到0.65-0.68%的范圍,鎂鋁比提高以后,使高爐的排堿、排鋅的能力得到提高,穩定的堿負荷、鋅負荷使高爐爐況平穩,降低了風口的破損。
3.2 通過爐況調劑,保持合理的操作爐型
    在焦丁的使用上,我們對配加焦丁發展邊緣氣流的作用沒有得到充分的重視,配加焦丁后3-5天后出現爐墻渣皮脫落,造成爐涼,爐缸渣鐵透液性急劇下降,造成焦比上升,風口頻繁損壞。因此在使用焦丁時,裝料制度采用適度加重邊緣的措施。向邊緣加一圈礦或減一圈焦,或布料角度調整0.5°等措施,使高爐布料平臺中心和邊緣的礦焦比保持穩定,確保了中心和邊緣氣流的穩定,進而穩定了爐墻渣皮。確保了爐況的長周期穩定順行,減少了風口的損壞。采用此項措施后,未再出現吃焦丁后渣皮脫落、風口損壞情況的發生。
    通過調劑布料制度,在邊緣氣流過旺的情況下,采取向邊緣增加布礦的環數或減少布向邊緣焦炭的環數,增加布向中心的焦炭比例;情況較嚴重時,調整布礦或布焦的角度0.5-1度;根據焦炭質量和落地礦的多少調整礦石和焦炭的批重。3-5個冶煉周期煤氣流轉型后,再鞏固效果。以自主研發的中型高爐無鐘多環布料煤氣流轉型理論,指導布料操作。通過以上的調劑手段,使中心氣流狹長而銳利,邊緣氣流通暢,形成一個狹窄的邊緣通路,使中心氣流強于邊緣,達到合理的煤氣流分布,煤氣利用率由36%-39%提高到42-44%,使操作爐型規整,使爐墻渣皮保持相對穩定,保持爐缸工作正?;钴S,爐缸的透液性良好,使風口的工況條件改善,避免局部窩渣、窩鐵現象。
    在下部調劑中,由于第一煉鐵廠高爐風口布局,原來為直徑120mm×3+110mm×13配置,風口面積0.1574m2,配置不夠理想。后來逐步調整到直徑110mm×16個,面積0.1520m2,配置較為均勻但風口面積又相對偏小,爐缸邊緣存在死區;經過計算、研究、探討、比對,根據各高爐不同的風機能力,擴大風口面積,三高爐風口面積由0.1520m2擴大到0.1573m2,其中6個風口直徑由100mm擴大到115mm;一、二高爐風口面積由0.1520m2擴大到0.1555 m2,各有4個風口直徑由100mm擴大到115mm,風量提高了100-150m³/min。風口面積適度擴大后,減少了爐缸死區,活躍了爐缸邊緣,使得渣鐵的流動性得到較大改善。
     爐缸熱制度不穩定,化學熱和物理熱波動較大。通過高爐日常操作中嚴格控制生鐵含硅[Si]在0.25%-0.45%之間,爐溫的穩定率(0.25%-0.45%之間)由56%提高到80%左右,鐵水物理熱保持在1480℃左右,爐缸的熱制度充沛穩定。
3.3 采用快速恢復爐況技術
     經過研究,在高爐長期休風后的恢復過程中,根據渣鐵環流理論和操作實際,針對現有的工況條件,對原有的操作方式,進行了大膽革新,采用全開風口作業,快速提高風量,依靠大風量增大鼓風動能。保證了爐況恢復過程中初始煤氣流分布合理,避免了由于高風壓條件下,堵風口作業造成的對爐缸圓周渣鐵環流的阻斷作用,基本杜絕了此種情況下風口的熔燒破損。
     復風初期,為確保料動,且盡快形成煤氣流,抓住時機,積極穩妥用風。送風后根據壓量關系在30~60分鐘左右將風壓加至160kPa左右,壓差維持在90~100kPa。在風量偏大時,壓差控制在80~90kPa。用較低的壓差,提高高爐煤氣流的穩定性,減少崩塌料、懸料的產生,縮短恢復時間。下料后逐步趕料線。
     風量加至正常風量的80%,則放緩加風節奏,一方面穩定氣流;另一方面,防止爐溫大幅下跌,進而影響料尺正常動作,形成崩、懸料。隨煤粉作用,熱量回升,逐步加全風量。復風初,由于重建煤氣流,尤其在O/C比較高的高爐,前期風壓高,風量小,透氣性差,不吃風。而對于大型高爐,風量達不到一定水平,風口前料不動,而此時,不能因為憋壓、高壓就不加風。
優化操作前后送風曲線和送風風壓、風量、頂壓變化見圖1、圖2。
     該技術推廣后,每次長期休風爐況恢復時間由2-3天縮短到7小時左右;風口基本無損壞。通過表2、表3、表4,優化后(如2013年8月28日)三高爐計劃休風及恢復期間與優化前(如2013年3月28日)三高爐計劃休風及恢復期間指標對比,綜合焦比降低66.78kg/t,減少焦炭量360.58t,產量增加近1955t。2013年3月28日三高爐計劃休風及恢復期間損壞風口3個,二套1個,二次休風即30日8:35~11:50更換損壞的風口及二套,直到30日風口全開,爐況恢復正常,增加了爐況恢復到正常的時間。
4 實施效果
    通過優化配料工作,爐況調劑保持合理的操作爐型,快速恢復爐況技術等措施,燒結礦堿金屬K2O含量由0.15%下降到0.10%,Na2O含量由0.05%下降到0.04%。重力除塵灰堿金屬K2O含量由0.58%下降到0.33%,Na2O含量由0.79%下降到0.14%,Zn含量由1.8%下降到0.43%。高爐經濟技術指標得到了大幅提升(見表5),2014年綜合焦比下降到511.43kg/t,休風率由3.59%下降到2.82%,風口破損數目由2012年的273個(月平均損壞22.75個),2013年的202個(月平均損壞16.83個),下降到2014年68個(月平均損壞5.67個),取得顯著效果。
5 參考文獻
[1] 由文泉.實用高爐煉鐵技術[M].北京:冶金工業出版社,2004.350-351.
[2] 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京:冶金工業出版社,2008.443-451.
 
 
 
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