高炉四大操作制度讲义

2019-03-11 19:03:00 zixun
高炉四大操作制度讲义 高炉操作的任务: 高炉操作的任务是在已有原燃料和设备等物质条件的基础上,灵活运用一切操作手 段,调整好炉内煤气流与炉料的相对运动,使炉料和煤气流分布合理,在保证高炉顺行 的同时,加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程,充分利用能量,获 得合格生铁,达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。实践证明,虽然 原燃料及技术装备水平是主要的,但是,在相似的原燃料和技术装备的条件下,由于技 术操作水平的差异,冶炼效果也会相差很大,所以不断提高高炉操作水平、充分发挥现 有条件的潜力,是高炉工作者的一项经常性的重要任务。 通过什么方法实现高炉操作的任务: 一是掌握高炉冶炼的基本规律,选择合理的操作制度。二是运用各种手段对炉况的 进程进行正确的判断和调节,保持炉况顺行。实践证明,选择合理的操作制度是高炉操 作的基本任务,只有选择好合理的操作制度之后,才能充分发挥各种调节手段的作用。 高炉有哪几种基本操作制度: 高炉有四大基本操作制度: (1)热制度,即炉缸应具有的温度与热量水平; (2)造 渣制度,即根据原料条件,产品的品种质量及冶炼对炉渣性能的要求,选择合理的炉渣 成分(重点是碱度)及软熔带结构和软熔造渣过程; (3)送风制度,即在一定冶炼条件 下选择合适的鼓风参数; (4)装料制度,即对装料顺序、料批大小和料线高低的合理规 定。 选择合理操作制度的根据: 高炉的强化程度、冶炼的生铁品种、原燃料质量、高炉炉型及设备状况等是选定各 种合理操作制度的根据。 通过哪些手段判断炉况: 高炉顺行是达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的必要条件。为此不是选择好了 操作制度就能一劳永逸的。在实际生产中原燃料的物理性能、化学成分经常会发生波动, 气候条件的不断变化,入炉料的称量可能发生误差,操作失误与设备故障也不可能完全 杜绝,这些都会影响炉内热状态和顺行。炉况判断就是判断这种影响的程度和顺行的趋 向,即炉况是向凉还是向热,是否会影响顺行,它们的影响程度如何等等。判断炉况的 基本手段基本是两种,一是直接观察,如看入炉原料外貌,看出铁、出渣、风口情况; 二是利用高炉数以千、百计的检测点上测得的信息在仪表或计算机上显示重要数据或曲 线,例如风量、风温、风压等鼓风参数,各部位的温度、静压力、料线变化、透气性指 1 数变化,风口前理论燃烧温度、炉热指数、炉顶煤气曲线、测温曲线等。在现代高炉上 还装备有各种预测、控制模型和专家系统,及时给高炉操作者以炉况预报和操作建议, 操作者必须结合多种手段,综合分析,正确判断炉况。 调节炉况的手段与原则: 调节炉况的目的是控制其波动,保持合理的热制度与顺行。选择调节手段应根据对 炉况影响的大小和经济效果排列,将对炉况影响小、经济效果好的排在前面,对炉况影 响大,经济损失较大的排在后面。它们的顺序是:喷吹燃料——风温(湿度)——风量 ——装料制度——焦炭负荷——净焦等。调节炉况的原则,一是要尽早知道炉况波动的 性质与幅度,以便对症下药;二是要早动少动,力争稳定多因素,调剂一个影响小的因 素;三是要了解各种调剂手段集中发挥作用所需的时间,如喷吹煤粉,改变喷吹量需经 过 3~4 小时才能集中发挥作用(这是因为刚开始增加煤量时,有一个降低理论燃烧温度 的过程,只有到因增加煤气量,逐步增加单位生铁的煤气而蓄积热量后才有提高炉温的 作用) ,调节风温(湿度) 、风量要快一些,一般为 1.5~2 小时,改变装料制度至少要装 完炉内整个固体料段的时间,而减轻焦炭负荷与加净焦对料柱透气性的影响,随焦炭加 入量的增加而增加,但对热制度的反映则属一个冶炼周期;四是当炉况波动大而发现晚 时,要正确采取多种手段同时进行调节,以迅速控制波动的发展。在采用多种手段时, 应注意不要激化煤气量与透气性这一对矛盾,例如严重炉凉时,除增加喷煤、提高风温 外,还要减风、减负荷。即不能单靠增加喷煤、提高风温等增加炉缸煤气体积的方法来 提高炉温,还必须减少渣铁熔化量和单位时间煤气体积及减负荷改善透气性,起到既提 高炉温又不激化煤气量与透气性的矛盾,以保持高炉顺行。 什么是热制度、表示热制度的指标 热制度是指在工艺操作制度上控制高炉内热状态的方法的总称。热状态是用热量是 否充沛、炉温是否稳定来衡量,即是否有足够的热量以满足冶炼过程加热炉料和各种物 理化学反应,渣铁的熔化和过热到要求的温度。高炉生产者特别重视炉缸的热状态,因 为决定高炉热量需求和燃料比的是高炉下部,所以常用说明炉缸热状态的一些参数作为 热制度的指标。 传统的表示热制度的指标是两个。一个是铁水温度,正常生产是在 1350~1550℃之 间波动,一般为 1450℃左右,俗称“物理热” 。另一个指标是生铁含硅量,因硅全部是直 接还原,炉缸热量越充足,越有利于硅的还原,生铁中含硅量就高,所有生铁含硅量的 高低,在一定条件下可以表示炉缸热量的高低,俗称“化学热” 。在工厂无直接测量铁水 温度的仪器时,铁水含硅量成为表示热制度的常用指标。在现代冶炼条件下炼钢铁的含 硅量应控制在 0.3%~0.5%,铁水温度不低于 1450℃(中小高炉)~1470℃(大高炉) 。 2 在现代高炉上(包括 300 立方米级高炉)都装备有计算机,并配以成熟的数学模型、甚 至专家系统,在热制度的指标温度和热量两个方面,采用燃烧带的理论燃烧温度(t 理) 和燃烧带以外的焦炭被加热达到的温度(tc,也称炉热指数) ,表示稳定状况,采用临界 热贮量 (Δ Q 临) 表示热量状况。 一般 t 理控制在 2050~2300℃, tc 应达到 而 (0.7~0.75) t 理,Δ Q 临应在 630kj/kg(生铁)以上。 专家系统定义: (工艺计算,15 分钟) TQ=Q1+Q2-(Q3+Q4+Q5+Q6)[MJ/ton hot metal] Q1 鼓风显热(热风温度)sensible heat of hot blast(blast temperature) Q2 风口前焦炭燃烧热 coke combustion heat in front of tuyere(o2+2c=2co) Q3 湿分分解吸热 cracking heat of moisture Q4 炭素熔损反应吸热 solution loss carbon reaction heat (co2+c=2co) Q5 高炉下部热损失 Q6 喷吹煤分解吸热 heat loss in lower part BF,above tuyeres to middle shaft pulverised coal(PCI)(2CxHx+2O2=2CO+H2)cracking heat 热状态指数(TQR)与炉温、铁水温度有关,反应动作:风温、风量、焦比、附加焦、 小时煤量、小时富氧量等。 影响热制度的因素: 影响热制度的因素实际上就是影响炉缸热状态的因素。炉缸热状态是由高温和热量 这两个重要因素合在一起的高温热量来表达的:单有高温而没有足够的热量,高温是维 持不住的,单有热量而没有足够高的温度就无法保证高温反应的进行(例如硅的还原、 炉渣脱硫等) ,也不能将渣铁过热到所要求的温度。高温是由燃料在风口燃烧带内热风流 股中燃烧达到的,t 理是它理论上最高温度水平;而热量是由燃料在燃烧过程中放出的热 量来保证;而加热焦炭(达到所要求的温度 tc=(0.7~0.75)t 理)和过热渣铁(温度到 t 渣=1550℃左右及 t 铁水=1450~1500℃) 还需要有良好的热交换, , 将高温煤气热量传 给焦炭和渣铁。因此影响炉缸热制度的因素有: (1)影响高温(t 理)方面的因素,如风温、富氧、喷吹燃料,鼓风湿度等; (2)影响热量消耗方面的因素,如原料的品位和冶金性能,炉内间接还原发展程度 等; (3)影响炉内热交换的因素,例如煤气流和炉料分布与接触情况,传热速率和热流 比 W 料/W 气(水当量比)等; (4)日常生产中设备和操作管理因素。如冷却器是否漏水,装料设备工作是否正常, 称量是否准确,操作是否精心等。 由于燃料消耗既影响高温程度,又影响热量供应,所以生产上常将影响燃料比(或焦比) 3 的因素与高炉热状态的关系联系起来分析。 生产中如何控制好炉缸热状态: 炉缸热状态是高炉冶炼各种操作制度的综合结果,生产者根据具体的冶炼条件选择 与之相适应的焦炭负荷,辅以相应的装料制度、送风制度、造渣制度来维持最佳热状态。 日常生产中因某些操作参数变化而影响热状态,影响程度轻时采用喷吹量、风温、风量 的增减来微调。必要时则负荷;而严重炉凉时,还要往炉内加空焦(带焦炭自身造渣所 需要的熔剂)或净焦(不带熔剂) 。一般调节的顺序是:富氧——喷吹量——风温——风 量——装料制度——变动负荷——加空焦或净焦。 高炉炼铁对选择造渣制度有什么要求: 选择造渣制度主要取决于原料条件和冶炼铁种,应尽量满足以下要求。 (1)在选择炉料就结构时,应考虑让初渣生成较晚,软熔的温度区间较窄,这对炉 料透气性有利,初渣中 FeO 含量也少。 (2)炉渣在炉缸正常温度下应有良好的流动性,1400℃时黏度小于 1.0Pa.s,1500℃ 时 0.2~0.3Pa.s,黏度转折点不大于 1300~1250℃。 (3)炉渣应具有较大的脱硫能力,Ls 应在 30 以上。 (4)当冶炼不同铁种时,炉渣应根据铁种的需要促进有益元素的还原,阻止有害元 素进入生铁。 (5)当炉渣成分或温度发生波动(温度波动±25℃,mCaO/mSiO2 波动±0.5)时, 能够保持比较稳定的物理性能。 (6) 炉渣中的 MgO 含量有利于降低炉渣的黏度和脱硫。 Al2O3 高时含量可提高到 在 12%。 怎样利用不同炉渣的性能满足生产需要: 通常是利用改变炉渣成分包括碱度来满足生产中的下列需要: (1)因炉渣碱度过高而炉缸产生堆积时,可用比正常碱度低的酸性渣去清洗。若高炉下 部有黏结物或炉缸堆积严重时,可以加入萤石,以降低炉渣黏度和熔化温度,清洗下部 黏结物。 (2)根据不同铁种的需要利用炉渣成分促进或抑制硅、锰还原。当冶炼硅铁、铸造铁时, 需要促进硅的还原,应选择较低的炉渣碱度;但冶炼炼钢铁时,既要控制硅的还原,又 要较高的铁水温度, 因此, 宜选择较高的炉渣碱度。 若冶炼锰铁, MnO 易形成 MnSiO3 因 转入炉渣,而从 MnSiO3 中还原锰比由 MnO 还原锰困难,并要多消耗 585.47kj/kg 热量, 如提高渣碱度用 CaO 置换渣中 MnO,对锰还原有利,还可降低热量消耗。各铁种的炉渣 碱度一般如下: 4 铁种 mCaO/mSiO2 硅铁 0.6~0.9 铸造铁 0.8~1.05 炼钢铁 1.05~1.2 锰铁 1.2~1.7 (3)利用炉渣成分脱除有害杂质。当矿石含碱金属(钾、钠)较高时,为了减少碱金属 在炉内循环富集的危害,需要选用熔化温度较低的酸性炉渣。相反,若炉料中含硫较高 时,需要提高炉渣碱度,以利脱硫。如果单纯增加 CaO 来提高炉渣碱度,虽然 CaO 与硫 的结合力提高了,可是炉渣黏度增加、渣中硫的扩散速度降低,不仅不能很好地脱硫, 还会影响高炉顺行;特别是当渣中 MgO 含量低时,增加 CaO 含量对黏度等炉渣性能影 响更大。因此,应适当增加渣中 MgO 含量,提高三元碱度以增加脱硫能力。虽然从热力 学的观点看,MgO 的脱硫能力比 CaO 弱,但在一定范围内 MgO 能改善脱硫的动力学条 件,因而脱硫效果很好。首钢曾经做过将 MgO 含量由 4.31%提高到 16.76%的试验,得 到氧化镁与氧化钙对脱硫能力的比值是 0.89~1.15,MgO 含量以 7%~12%为好。 第 28 卷第 1 期 武汉科技大学学报(自然科学版) 2005 年 3 月 Vol.28,No.1 Mar.2005 J.ofWuhanUni.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition) 湘钢高 Al2O3 高炉渣粘度研究 彭其春 1,杨成威 1,李光强 1,朱诚意 1,张 峰 1,彭 觉 2,赵黎明 2 (1. 武汉科技大学,湖北武汉,430081;2.湘潭钢铁公司,湖南湘潭,411101) 摘要:对湘钢高 Al2O3 高炉渣的粘度进行了测试。通过改变二元碱度 R 和 MgO 的含 量,探讨在高 Al2O3 情况下高炉渣的最优配比。 实验表明,在高 Al2O3 下,保持高 MgO,较低 碱度是可行的。实验中,R=0.95,wMgO=12%的炉渣流动性最好。 关键词:高 Al2O3;高炉渣;粘度 中图分类号:TF524 文献标志码:A 文章编号:1672-3090(2005)01-0011-03 实验分析 Al2O3 对粘度的影响,在高 R 和低 wMgO 的情况下,Al2O3 对粘度的影响非常明显。 随着 Al2O3 的增加,粘度逐步上升。Al2O3 含量为 17%和 18%的粘度变化不是很大。当含 量达到 19%甚至到 20%时,粘度就有了很大的增加。Al2O3 含量超过 17%后对熔化性温度 影响不是很大。高炉正常生产的温度一般都在 1450℃以上,炉渣粘度在 3~5Pa·s,此时即 使 Al2O3 含量达到 20%,炉渣的流动性也不会很差。 但是这种渣稳定性较差,当温度波动时, 炉渣粘度急剧变化。从 Al2O3 含量为 15%~20%的 CaO MgO SiO2 相图可以看出,随着 Al2O3 含量的增大,高熔点的尖晶石(MgO·Al2O3)区扩大,熔渣逐步从液相线温度低于 1450℃的黄长石(2CaO·MgO·SiO2 和 2CaO·Al2O3·SiO2 的固熔体)区变化为尖晶石 5 区。 在低温区,Al2O3 容易与 MgO 形成高熔点的尖晶石或与 CaO 和 SiO2 形成固体悬浮物, 使熔渣粘度增大。 MgO 对粘度的影响,随着 MgO 含量的增加,炉渣的熔化性温度降低、粘度下降,流动 性得到改善。这是因为增加渣中的 MgO 含量,而 MgO 可以带入较多的 O2-,简化了 SiO44空间网络的复杂程度,因此可以使渣中硅酸盐结构从三维空间网状结构变为不连续的阴离 子简单链状结构或环状结构。 同时从 CaO MgO SiO2 Al2O3 四元相图在 5%~15%MgO 截 面处的多温图可明显看出,在高 Al2O3 情况下,向渣中加入 MgO,可以显著扩大液相区,扩大 C2S 及黄长石区。随着液相区的扩大,渣的熔化性温度、流动性及稳定性得到改善。但是 当 MgO 含量达到 15%时,C2S 及黄长石区有缩小的趋势,故 MgO 含量不宜太高。 结论(1)为改善湘钢高炉渣粘度性能,在高 Al2O3 的情况下,使 MgO 含量控制在 12%, 粘度效果较好。 (2)在高 Al2O3、 MgO 的情况下,适当地降低碱度,使 R=0.95,粘度效果好。 高 什么叫送风制度,它有何重要性: 送风制度是指在一定的冶炼条件下选定合适的鼓风参数和风口进风状态,以形成一 定深度的回旋区,达到原始煤气分布合理、炉缸圆周工作均匀活跃、热量充足。送风制 度稳定是煤气流稳定的前提,是保证高炉稳定顺行、高产、优质、低耗的重要条件,由 于炉缸燃烧带在高炉炼铁中的重要性决定了选择合理送风制度的重要作用。送风制度包 括风量、风温、风压、风中含氧、湿分、喷吹燃料以及风口直径、风口倾斜角度和风口 伸入炉内长度等参数,由此确定两个重要参数:风速和鼓风动能。根据炉况变化对上述 各种参数进行的调节常被称作下部调节。 怎样正确选择风速和鼓风动能: 生产实践表明,不同高炉有其与冶炼条件和炉缸直径或炉容相应的合适风速和鼓风 动能。过小的风速和鼓风动能会造成炉缸不活跃,初始煤气分布偏向边缘;而过大的风 速和鼓风动能易形成顺时针(向风口下方)方向的涡流,造成风口下方堆积而使风口下 端烧坏。 总的调整原则是:凡是遇减少煤气体积、改善透气性和增加煤气扩散能力的因素就 需提高风速和鼓风动能;相反则需降低风速和鼓风动能。 为什么要求圆周进风均匀: 炉缸工作良好,不仅要求煤气流径向分布合理,也要求圆周气流分布均匀。长时间 圆周工作不均会出现炉型部分侵蚀,破坏正常的工作剖面。影响圆周工作不均匀的原因 主要是风口进风不均匀。另外,不均匀喷吹燃料,也会影响圆周工作。这种圆周工作的 不均匀必然导致上部矿石预还原程度不均匀,从而破坏炉缸工作的均匀与稳定。现在, 一般操作稳定顺行,生产指标好的高炉,各风口前理论燃烧温度相差不大于 50℃。 6 怎样利用直观现象与仪表判断送风制度是否合理: 判断送风制度是否合理除了计算风速、鼓风动能、理论燃烧温度、测量回旋区深度 外,还可通过直观现象与有关仪表的反映进行判断。下表列出了长期生产实践中积累分 析风速和鼓风动能过大过小的经验。 判断鼓风动能的直观表象 内容 风 仪 压 鼓风动能正常 稳定并在一定小范围 内波动 鼓风动能过大 波动大而有规律, 出铁前 出渣前显著升高, 出铁后 降低 风 表 量 料 尺 炉 顶 温 度 风口工作 各风口工作均匀活跃, 风口活跃,但显凉,严重 风口破损少 时破损多, 且多坏风口内 侧下端 炉渣 渣温足,流动性好,上 下渣均匀,上渣带铁 少,渣口破损少 生铁 物理热足,炼钢铁常是 灰口,有石墨析出 渣温不够均匀, 上渣带铁 风口明亮, 易不均匀与生 降,炉况不顺时自动灌 渣,风口破损多 渣温不均, 上渣热而变化 带宽正常,温度波动小 下料均匀整齐 稳定,在小范围内波动 波动大, 随风压升高风量 减少, 风压降低风量增加 不均匀,出铁前料慢,出 铁后料快 带窄,波动大,料快时温 度低,料慢时温度高 曲线死板,风压升高,崩 料后风量下降很多 不均匀, 有时出现滑尺与 过满现象 带宽,四个方向有分岔 鼓风动能过小 曲线死板, 风压升高时容 易发生崩料悬料 多, 易喷花, 不好放上渣, 大, 有时带铁多坏渣口多 渣口破损多 物理热低一些, 但炼钢铁 白口多且硫低,石墨少 铁水暗红,炼钢铁为白 口,硫高,几乎没有石墨 送风制度主要参数在日常操作中的调节内容有哪些: 送风制度主要参数的调节是在炉况出现波动,特别是炉缸工作出现波动时进行的。 调节的目的是尽快恢复炉况顺行、稳定,并维持炉缸工作均匀,热量充沛,初始煤气分 布合理。 (1)风量。在日常生产时,高炉应使用高炉料柱透气性和炉况顺行允许的最大风量 操作,即全风量操作。这样既保持高产,也充分发挥风机的动力,消除留有调节余地的 7 放风操作。风量调节应在炉况不顺或料速过快会造成炉凉时采用,必须减风时可一次减 到需要水平,在未出渣铁前减风应密切注意风口状况避免灌渣。在恢复风量时,不能过 猛,一次控制在 30~50m3/min,间隔时间控制在 20~30min。 (2)风温。热风带人炉缸的高温热量是高炉的重要热源(收入可达总热量的 30%左 右) ,也是降低燃料比的重要手段,高炉生产应尽量采用高风温操作,充分发挥高风温对 炉况的有利作用, 也充分发挥热风炉的能力, 要消除热风温度保留 50~100℃作为调节手 段的现象。生产中要尽量采用喷吹燃料和鼓风湿度来调节炉缸热状态的波动。在必须降 风温时,应一次减到需要水平,恢复时要根据炉况接受程度逐步提到正常水平,一般速 度在 50℃/h,切忌大起大落。 (3)风压。风压反映着炉内煤气量与料柱透气性适应的状况,风压波动是炉况波动 的前兆,现在生产中广泛采用透气性指数来反映炉内状况。由于它的敏感性,有利于操 作者进行判断,做出及时调节。生产中会出现由高压转常压操作的情况,这不仅给高炉 带来产量和焦比的损失,而且还影响炉顶余压发电机组的正常工作。这种情况的出现有 炉内的原因,例如处理悬料等,但更多的是炉前操作和设备事故,所以加强炉内外精心 操作和设备的科学管理,消除隐患,是减少高压改常压操作的重要措施。 (4)鼓风湿度。在不喷吹燃料的全焦冶炼时,加湿鼓风对高炉生产是有利的,而且 还是调节炉况的好措施,它既可消除昼夜和四季大气湿度波动对炉况波动的影响,还可 保证风温用在最高水平。利用湿分在燃烧带分解耗热,用加减蒸汽的办法来稳定炉缸热 状态,而且分解出来的氧还可起到调节风量(1m3 风加 10g 湿分约相当于加风 3%)的作 用,H2 则可以扩大燃烧带。但是综合鼓风发展后,加湿鼓风的作用被综合鼓风取代,在 大喷煤时不但取消加湿,还要脱湿。 (5)喷吹煤粉。它不仅置换了焦炭,降低了高炉焦比和生铁成本,而且成为炉况调 节的重要手段,即将过去常用的风温、湿分调节改为喷煤量的调节。在采用喷煤量调节 时应注意几点:一是要早发现、早调节;二是调节量不宜过大,一般为 0.5~1.0t/h,最大 控制在 2t/h;三是喷煤有热滞后现象,它没有风温和湿分见效快,一般滞后 2~4h,所以 要正确分析炉温趋势,做到早调而且调节量准确。 (6)富氧。在我国富氧首先是作为保证喷煤量的措施,其次是提高冶炼强度以提高 产量。目前还很少有高炉专用制氧设备来保证高炉用氧,大部分是利用炼钢的余氧,因 此要常用富氧量来调节尚有困难。一般是在喷煤量大变动时,用氧量才作调整,而且是 先减氧后减煤,先停氧后停煤。 (7)风口面积和长度。风口面积和风口直径是在适宜的鼓风动能确定后再通过计算 确定。一般面积确定后就不宜经常变动。在有计划地改变操作条件,例如换大风机、大 8 幅度提高喷煤量等应相应改变风口面积。在处理事故和炉况长期失常时也动风口面积, 例如早期出现炉缸中心堆积时就可缩小风口面积,目的是将煤气引向中心,提高炉缸中 心区温度。在炉况改善后,捅去砖套或堵风口的泥。 为活跃炉缸和保护风口上方的炉墙也可采用长风口操作。为提高炉缸温度,现在很 多厂使用斜风口,其角度控制在 5 度左右,而中小高炉有时增大到 7~9 度。 什么叫装料制度生叫上部调节: 装料制度是炉料装入炉内方式的总称或是对炉料装入炉内方式的有关规定。通过选 择装料制度,用改变炉料在炉喉的分布达到煤气流合理分布,实现改善煤气热能和化学 能的利用程度以及炉况顺行状况的调节方法称为上部调节。可供高炉操作者选择的装料 制度的内容有:批重、装料顺序、料线、装料装置的布料功能变动等。 高炉长寿与操作: 影响高炉长寿的因素:设计、耐材、冷却、操作 湘钢高炉长寿现状:中部调剂无、操作追强化 兄弟单位情况:马钢、梅钢、武钢、首钢 高炉的热状态是影响高炉生产率和成本的最重要的因素。高炉工长和操作人员通过 调整基础焦比和加附加焦可以控制热平衡并最终决定高炉生产的能耗水平。 高炉生产中的热量水平可以通过每次出铁时检测铁水温度,硅含量和硅含量的标准偏差 清楚地予以反映。 高炉操作人员通常通过炉顶煤气温度、成分分析;炉顶部分炉壁温度变化;炉身温 度上升(渣皮脱落) ;料线倾斜(滑料) ;压差变化;炉缸渣铁平衡;各种热指数和铁水 温度和成分分析等结果来监控高炉热量水平的变化。 为了使铁水温度和硅含量的标准偏差保持在一定的范围内,高炉的热量水平的预报是非 常重要的,因为铁水温度和硅含量之间存在着很好的对应关系,通常可以只考虑铁水温 度。 高炉专家系统可以通过铁水温度的测量值,渣皮的脱落和形成,炉缸平衡情况,高 炉状态波动,上料和炉热指数来监控和预报高炉的热量水平。 炉热指数的计算是基于炉身下部 Rist 操作曲线的应用,同时考虑了氧碳平衡,炉顶煤气 分析和鼓风参数等因素。 例如管道现象,煤气利用率下降等能引起碳素熔损耗热增加的现象时虽然单位热量 输入没有变化但热量消耗会增加,而鼓风空气比热的增加虽然可以使输入热量增加但同 时也会因为生产率增加而使整体能耗增加。 直接还原率的增加和由此引起的热耗增加同时反应热量减少但煤气利用率并未明显 9 增加高炉能耗水平都会显著增加。 表示热平衡走向的指数变化和表示燃料消耗的指标变化经常是不一致的。高炉操作 的目标参数是恰当的热平衡,即合理的铁水温度和硅含量;最大的生产率和最低的能耗。 这些目标体现为一定的单位鼓风耗量;鼓风输入的热量和燃烧碳产生的热量。综合这些 目标就可以找到最佳的高炉工况来同时满足热平衡的目标值和煤气利用率的最大化。之 后直接还原的比率和熔损耗热将得到优化。 降低高炉热水平的前提条件是将昂的铁水含硅量的标准偏差,这样高炉的操作会更 加稳定。 异常炉况及其预报: 高炉专家系统每 5 分钟、15 分钟、24 小时对高炉炉况进行诊断。在正常操作时专家 系统对下列现象进行监控: 5 分钟为周期: 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 滑料 滑料孔,即发生滑料的可能性(预报滑料) 滑料孔消失 高炉总压差 短期压差(5 分钟) 长期压差(8 小时) 热平衡 出渣 15 分钟为周期 9、 渣皮脱落 10、炉况变化 11、压差和 CO/CO2 比率的变化 12、炉顶煤气中氢气含量增加(即漏水预报) 13、由于热量增加引起的 CO/CO2 比率的增加 14、由于炉料下降不均衡引起的 CO/CO2 比率的增加 15、由于管道引起的 CO/CO2 比率的增加 16、由于煤气分布变化引起的 CO/CO2 比率的增加 17、由于其他原因引起的 CO/CO2 比率的增加 18、由于未知因素引起的 CO/CO2 比率的下降 19、由于炉料下降过快引起的 CO/CO2 比率的下降 10 20、由于高炉操作恢复引起的 CO/CO2 比率的下降 21、由于热平衡恢复引起的 CO/CO2 比率的下降 22、由于煤气分布变化引起的 CO/CO2 比率的下降 23、由于压差变化引起的 CO/CO2 比率的下降 24、高炉热平衡的变化 24 小时为周期: 25、每天的渣皮形成情况 26、炉墙的热负荷 27、由于边缘煤气分布变化引起的炉墙热负荷变化 28、由于过热引起的炉墙热负荷增加 29、由于过热和煤气分布变化引起的炉墙热负荷变化 30、由于煤气分布变化引起的炉墙热负荷降低 31、由于过热降低引起的炉墙热负荷降低 32、由于过热和煤气分布变化引起的炉墙热负荷降低 33、边缘煤气分布变化 34、中心煤气分布变化 35、中间区域煤气分布变化 36、炉身下部的反应性 37、炉缸中心区的反应性 38、低料线 39、料面倾斜 知识处理过程: 1、 对检测参数通过计算系数、比率、偏差和变化量等进行预处理; 2、 对这些计算结果所体现的当前炉况进行分析; 3、 与正常生产的数据进行对比后确认可能导致炉况异常的因素; 4、 最终专家系统确认可以帮助工长纠正炉况的操作建议。 用到的高炉数学模型: 配料计算模型 出铁控制模型 炉缸侵蚀模型 炉身模拟模型 11 高炉神经网络系统 鼓风动能大小 炉缸工作情况 热风压力 过小 边缘发展,严重时中心堆积 压力偏低,易出现管道,风压曲 线死板,常突然升高,有尖峰 正常 炉缸活跃 压力较稳定, 由于加料 和炉温影响, 有微小的 平滑波动, 除热风炉换 炉外,无锯齿状 风量 边缘发展初期易接受风量,如风 量小,长期发展造成中心堆积, 堆积后不接受风量 风量稳定, 风量曲线波 动微小,无尖峰。风量 在较大范围里变化, 对 炉况无显著影响 料尺 下料不均匀, 常有滑尺和塌料 (两 尺同时) ,严重时陷尺 均匀、 稳定, 变化平缓, 下料不匀,出铁前料慢,出铁 无锯齿曲线 时显著加快。这个征兆和炉缸 局部粘结是一致的,要注意结 合其他征兆区别 炉顶温度 带宽波动大,有时分叉,顶温高。 正常,波动小 这些现象在风量小时不存在 炉喉温度 炉喉径向温度 煤气分布 高于正常水平 边缘温度高中心低 边缘低中心高边缘少堵,出现难 行,堵塞严重易悬料 煤气利用 炉渣温度 很差,CO/CO2 值高 圆周工作不匀,两渣口不一致, 上渣热下渣较凉 上渣率 上渣率高,易放上渣 正常 分布正常 双峰或中心低或较平 坦 较好,CO/CO2 稳定 上、下渣温度接近,温 度充沛 上、下渣比易控制 上渣率低,严重时渣口难开, 开后空喷,放不出上渣 渣的成分 带铁,严重时坏渣口,渣中 FeO 高 铁水温度 开始铁水温度较高,越出越低, 前后温差大(指在炉温稳定时) 生铁含硅 铁水粘稠,粘铁罐,严重时铸结 铁罐 风口前情况 活跃、明亮,但夹杂生降,严重 时出现大块 灌渣情况 风口破损部位 有时涌渣、易灌渣 一般因边缘发展,渗透性差,下 部常坏。严重时风口坏在上部或 端面 12 正常 很少坏 虽有时也涌渣,但多不灌 下缘多,内口多 明亮、活跃、均匀 工作不匀,显凉 硅较稳定 一般不带铁, FeO 小于 0.5% 正常 大量带铁,严重时渣口大量破 损 铁水物理热不足,严重时硅高 硫高 两次铁间,硅波动较大 变化很大,不稳定 上渣凉,下渣热 带窄,波动大。但要和边缘发 展而风量小的现象相区别 低于正常水平 边缘温度低中心高 不稳定,一般边缘高,中心低 炉况不顺,减风后好转,加风 易塌料 过大 中心发展,严重时边缘堆积 出铁,出渣前压力偏高,有时 差 5~10kpa。出铁后,压力降 低,波动周期和出铁时间一致 13
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