富氧喷煤技术

2019-03-11 19:03:00 zixun
氧压缩技术,为高炉配备了一台 15000m3/h 制氧机,由于其出塔压力即可达 到 0.6mpa,可直送高炉,不采用加压再减压的流程,氧的成本较低,仅 0.32 元 /m3(正常的 0.48 元/m3)已正常使用六年多了,敬业高炉使用的仍然是炼钢余 氧,但由于氧气供应能力大,高炉可以使用较多的氧气来提高产量,增加煤比。 二、富氧对高炉冶炼过程影响 高炉鼓风含 O2 提高之后,能加速高炉风口前的燃烧过程,提高理论燃烧温 度,强化高炉冶炼,增加高炉煤比,但其和高炉提高风温不同,它不能带入附加 的热量,其影响如下: 1、提高高炉冶炼强度 由于鼓风含 O2 提高之后,高炉燃烧焦炭和煤粉的能力提高,也就是提高了高炉 的冶炼强度, 由于鼓风和富氧含纯氧不同, 富氧率提高 1, 能提高冶炼强度 4.76, 也就是说高炉产量按理论计算应提高 4.76。 2、高炉富氧有利于炉况顺行 高炉富氧后,由于燃烧同样的碳,其燃烧产物量下降,在一定的条件下相当于高 炉减风,炉内煤气上升阻力减少,有利于高炉顺行,如果保持原有的煤气量,则 相当于高炉加风。 3、对高炉焦比的影响 高炉富氧对高炉综合焦比影响有好有坏,一般变化不大,但由于富氧后,煤比大 大提高,可促使焦比降低。 4、高炉富氧之后,能提高高炉煤气的热值 富氧后,由于煤气中 N2 量减少,有效的 CO、H2 相对增加,能提高煤气的热值, 鞍钢统计富氧 1,高炉煤气的热值提高 3.4,热风炉反应好烧炉。 5、高炉富氧更有利于冶炼能耗高的铁种 对于综合焦比很高铸造铁、 硅铁等耗热量大的铁种, 不仅能大大降低其燃耗, 还能提高其产量。 敬业高炉富氧是在氧气富余的条件下进行, 预计 8 月 15 日第三台制氧投产, 9 月 1 日高炉必须应用富氧来大幅度提高生铁产量,满足炼钢生产。将增煤比放 在第二位,适当增煤,使风口理论燃烧温度维持合理水平,保高炉顺行。 三、高炉富氧供氧方法和安全用氧 目前高炉富氧供氧方式分为三种,第一种机前供氧,即将氧气送入鼓风机吸 风口和鼓风一起加压,经送风系统进入高炉风口内,国外有使用此种办法的,国 内没有,第二种方式,机后供氧,即在鼓风从风机主管出来之后,在放风阀前某 处,将氧气加入和冷风混合经加热送入炉内,这是国内大多数厂家使用的办法, 第三种实际也是机后供氧,在炉台通过氧煤枪和煤粉混合,直送风口前,目的是 提高局部区域氧浓度, 使煤粉更完全燃烧, 鞍钢作高煤比试验时用过, 攀钢用过, 包钢试验时也用过。天津铁厂 5#高炉有一套比较完整的氧煤枪供氧装置,由于 安全原因,未敢使用,在 2003 年该高炉改造性大修已拆除。现在有的厂家应用 的氧煤枪介质实际是压缩空气, 因为从理论研究和实验室试验并不能证明这种方 法,局部区域含 O2 升高,只要氧和空气混合,立即能达到均匀混合的程度,而 且是在极短的时间内完成。 敬业高炉富氧采用机后供氧的方法。从氧气厂来氧压力为 1.6mpa,经两次 减压进入冷风管道, 高炉工长只要控制氧气压力调节阀即可达到所需的供氧量比 较方便。 高炉应用富氧冶炼一定要保证安全生产,国内高炉在应用富氧时造成过燃 爆,导致人员伤亡,还有的厂在初次应用富氧时,由于氧气流量表不准,使实际 供氧大大增加,而大量的烧坏高炉风口,它不是渣铁烧坏的,而是高温的气体将 其熔蚀、烧坏的。 应用氧气发生安全事故的原因,一者氧气本身就是强氧化剂,易燃易爆。二 者使用不当,特别是送氧初期开启最后一道阀门,瞬间氧气流速极高,若管道内 有残存的尘粒,铁锈片等杂物,也随氧气在管道内高速流动和管壁摩擦,产生火 花,使氧气和金属铁迅速反应生成 FeO,温度高,其为液体状态在管道内流动, 使管壁变薄而爆裂, 再引燃其他物质。 因此, 为防止事故氧气管道阀门必须干净, 经过强度和严密性试验,脱脂和严格吹扫,不使管内有残留杂物。再者在开启氧 气阀门前在管道内充 N2,能减少阀门前后的压差,N2 也能熄灭火源,等氧气阀 门全开,氧气接通后关闭充 N2 阀门。 用氧虽然危险,只要按操作规程正确使用,还是可以安全应用富氧和富氧喷 吹煤粉技术的。 高炉富氧喷煤学习材料(Ⅱ) 敬业高炉富氧系统流程和操作注意事项 敬业高炉鼓风富氧系统原由安钢设计院设计,从氧气厂出来的氧气压力为 1.6mpa 到炼铁区后经过一次减压到 0.8mpa,再分配到各高炉区后,再减一次压, 进入高炉冷风管道。其流程长、设备复杂,在 2004 年 10 月 5#高炉富氧时将其 改造。在制氧厂,氧气压力由 1.6mpa 减为 0.8mpa,经 Φ159×4.5 的管道直送 5#高炉富氧阀门站,再减压进入高炉冷风管道,流程简化,但试验仅进行 44 小 时,即因无氧停止,效果比较明显,喷煤量达到 7.82t/h,日产铁也达到较高水 平。 此次富氧机动处组织研究修改了设计方案,从氧气厂来氧的压力为 1.6mpa 到炼铁区后减压到 0.8mpa,分成 4 支,分别进入 4#、5#、6#(予留)和小高炉 阀门站,小高炉再分为 3 支,进入各高炉阀门站,具体流程和设备如下: 1、流量孔板 2、阻火器 3、截止阀 DN2504、过滤器 YG-40P5、快速切断阀 ZSPQ-40KDN2506、氧气压力调节阀组 OZXT2507、截止阀 YTJW-25PDN15028、止回 阀 29、截止阀 第一次减压:氧气厂来氧压力为 1.6mpa,首先打开 29 阀充 N2,然后依次打开 3 号阀 (前后) 5 号阀和 6 号减压阀组, 6 号调压阀组控制氧气压力, 0.8mpa , 用 为 然后分送各支管,该阀组为自动控制,关闭 29 号阀设定压力后,阀组保持规定 的压力。一次减压后,氧气将进入各高炉阀门站,仅以 4 号高炉为例说明其操作 程序,其流程和阀门编号如下图示: 7、截止阀 DN1508、自动式压力调节阀 DN809、流量孔板 DN15010、快速切断阀 11、逆止阀 12、阻火器 13、逆止阀 DN4014、截止阀 DN4015、截止阀 DN50 接通支管系统:和总管接通原则一样,首先开启 15 号、14 号截止阀在系统内通 N2,然后逐步打开 7 号阀和 10 号阀,此时 8 号阀门前为氧气(压力 0.8mpa)8 号阀门后为空气加 N2 气(压力略高于高炉冷风压力) 。然后远距离开启 8 号氧气 压力调节阀,系统贯通,关闭 15 号、14 号阀。工长可用 8 号阀(小高炉 19 号) 调节供氧量, 一般 500、 1000、 1500、 2000、 2500m3/h(小高炉 300、 500、 860m3/h) 氧气进入高炉参与炉内的冶炼过程。同时相应调整焦炭负荷和喷煤量。保证高炉 在新的热平衡状态下顺利进行。 其他高炉接通氧和调整氧也按此程序进行。 用氧量调整一般高炉是逐步提高的,敬业高炉用氧也需遵循此原则,但由于生产 任务要求, 进行速度应快些, 使大高炉供氧量尽快达到 2500m3/h (富氧率 2.32) , 尽量多增产,满足炼钢要求为企业完成全年生产任务作贡献。 高炉使用氧气安全注意事项 1、首先供氧设备保证合乎要求,系统用四氯化碳清洗并用 N2 或干燥压缩空气吹 扫,经过严密性和强度试验合格。 2、正确使用,即按技术规程用氧,特别是初次送氧有关领导应亲自指挥,开启 阀门顺序正确,先通 N2 隋化。 3、用氧高炉及其周围环境干净,不能有油污及其他易燃品、劳保品、工具亦要 无油污,注意防止静电。 4、快速切断阀能在非常状态下,迅速关闭,切断氧源。在支系统中,10 号阀(小 高炉为 21 号阀)在氧气压力 0.9mpa,即自动关闭,也可根据管网实际情况作调 整。另外,当高炉冷风压力 在总系统中来氧压力为 1.6mpa,当其降低到 1.0mpa,说明供氧系统故障,立即 关闭 5 号阀,支系统关闭 10 号(21 号)阀,充 N2,隋化、保压,迅速联系,查 明原因,决定如何继续处理。 5、高炉确定操作氧气阀门负责人,未经负责人指派,其他人员不可操纵氧气有 关阀门,防止发生意外。 富氧喷煤学习资料(Ⅲ) 天津铁厂富氧喷吹煤粉技术介绍 天津铁厂原有五座高炉(3×550、600、300) ,1988 年开始喷吹煤粉,1992 年全 厂煤比达到 87kg/t,为了在原有焦炉生产能力的基础上将生铁产量提高到 200 万吨以上,只能靠增加煤比补充燃料不足。当煤比超过 100kg/t(1995 年)之后 如何继续提高煤比,除尽可能提高风温外,只能靠采用富氧技术。而 1994 年天 铁 3×30 吨转炉、2×6000m3/h 制氧机投产,也为高炉采用富氧喷吹煤粉技术提 供物质基础。 一、5#(300m3)高炉首先采用富氧喷吹煤粉技术 天铁 5#高炉 1989 年 10 月建成,1992 年 7 月采用喷煤技术,当年就达到较高煤 比,它距炼钢空分车间也近,决定先在 5#高炉建立试验性的富氧设施,经过多 次 考 察 , 选 定 氧 气 阀 门 站 的 设 计 方 案 。 来 氧 压 力 为 0.75mpa , 供 氧 能 力 1000—3000m3/h 经减压后进入冷风管道, 管线长约 250 米, 全部选用 Φ159×4.5 的不锈钢管,其阀门站的内部流程和主要设备如下图: 1、J41W-25T 型截止阀 DN150 铜质 3 个 2、流量计 PN16 量程 0—5000m3/h 3、ZMN-40K 型薄膜调节阀 DN1001Cr18Ni9Ti 4、H41W-30T 型止回阀 DN150 铜质 1 个 5、ZSPC-16KS 型气动活塞切断阀 DN1501Cr18Ni9Ti 6、氧气压力表 0—1.0mpa2 个 另外还有吹扫和充压的 N2 系统对保证安全用氧很重要。 5#高炉富氧系统是 1995 年 3 月 25 提正式投入运行的初次用氧仅 500m3/h,并相 应调整喷煤量和焦炭批重,使用比较顺利,二季度煤比就达到 145kg/t,下面列 出其初次用氧和 2004 年的生产技术指标: 有效容积利用系数 入炉焦比 煤比 富氧率 富氧量 氧单耗 高炉风量 风温 t/m3.d kg/t kg/t % m3/h m3/t m3/min ℃ 1995 年 二 季 度 2004 年度 (380m3) (300m3) 2.156 3.158 424 365 145 156 1.34 2.82 851 2297 32 46 833 1068 989 1119 数据表明氧耗 32m3/t,使煤比增加了 40kg/t 和预测的每增 1kg/t 煤比需增氧 0.6-1.0m3/t 比较吻合,特别是从 1996 年 10 月 1 日到 1997 年 9 月 30 日,一年 时间内连续用氧,富氧率为 1.71 煤比达到 151kg/t,个别月份富氧率 2.48, ,煤 比达到 186kg/t 处于当时国内较高水平。5#高炉富氧用的是炼钢余氧。和其他厂 一样,炼钢富余就用,不富余就停。随炼钢生产发展,富余的氧越来越少,1997 年四季度 5#高炉终止了富氧喷煤试验。 二、天铁高炉全部采用富氧喷吹煤粉技术 为了保证高炉应用富氧喷吹技术,在 5#高炉进行富氧喷吹煤粉试验的同时,天 铁启动了高炉专用的 15000m3/h 制氧机的研究和设计,并于 1998 年 9 月顺利投 入运行。这种制氧机的特点是采用内压缩流程,即在分馏塔内,当氧气尚处于液 体状态用液氧泵将其压缩使其出塔后的压力即可达到 0.6mpa,可直接送高炉使 用,不再使用加压减压再送高炉使用的流程,氧气成本仅 0.32 元/m3(当时正常 氧气成本为 0.48 元/m3)有利于降低高炉能耗和成本。为全厂高炉采用富氧喷煤 技术提供了条件。 全厂高炉供氧流程和设备参数选择 按氧压 0.6mpa,氧量 15000m3/h 设计,从空分厂出来的氧气总管为 DN400 的, 首先分出一支 DN200 的去 5#高炉代替其原来的输氧管道。 DN400 氧气总管到南区 后分成两支 DN300 的管道。分别进入 1#-2#和 3#-4#高炉阀门站区,再分为两支 DN200 的进入高炉的各自阀门系统。阀门站内的流程和设备基本和 5#高炉相同, 只是规格由 DN150 的改为 DN200 的,本系统采用的是优质碳素无缝管,中间增加 多处阻燃节,使用过程一直比较安全。 全厂高炉应用富氧喷煤技术的情况 15000m3/h 制氧机供五座高炉使用,平均氧量达到 3000m3/h 是不错的,但同样 受到炼钢影响,为保证炼钢发展设计已考虑向炼钢输氧方案,炼铁只保 1#、5# 高炉用氧,其他高炉富余就用,不富余就减或停。1999 年全厂高炉煤比达到 131kg/t, 其中 1#高炉达到 169kg/t, 5#高炉达到 170kg/t, 月份曾达到 208kg/t, 6 处于国内较高水平。 1#高炉虽然是首次用氧,承担国家产业化项目,使用效果较好。特别是 1999 年 上半年煤比达到较高水平,具体指标如下: 1月 2月 3月 4月 5月 6月 利用系数 t/m3.d 2.268 2.217 2.187 2.047 2.236 2.226 煤比 kg/t 139 150 158 168 189 198 富氧率 1.74 1.60 1.44 1.31 2.01 2.11 氧耗 m3/t 26.31 25.09 23.07 22.00 32.12 33.32 风温 ℃ 1093 1102 1109 1093 1112 1113 可见单就一座高炉,能保证用氧,煤比可达到较高水平。2003 年以后,由 于炼钢新建的 15000m3/h 制氧机投产,高炉专用的制氧机才真正保高炉专用。各 高炉积极采用富氧技术,使生铁产量和高炉煤比全面提高,特别是大修改造后的 4#、5#高炉表现更好,现列出 2004 年 9 月份全厂高炉主要指标供参考 1# 2# 3# 4# 5# 全厂 高炉容积 m3 550 700 600 700 380 2930 利用系数 t/m3.d 2.257 2.511 2.424 2.830 3.217 2.613 焦比 kg/t 411 365 410 364 351 379 煤比 kg/t 149 151 152 161 160 155 富氧率 % 2.43 2.15 2.78 2.33 2.81 2.46 氧耗 m3/t 34 30 32 36 46 35 供氧量 m3/h 1748 2202 1912 2968 2356 11186 风温 ℃ 1120 1191 1031 1097 1126 1114 高炉煤比指标已达到国内中等以上水平,仍有较大发展空间。 三、高炉富氧对高炉冶炼过程的影响 高炉富氧能加速风口前碳的燃烧过程,提高理论燃烧温度,既提高了产量,又弥 补了喷煤量增加造成的理论燃烧温度下降和氧过剩系数降低的缺点, 富氧和喷吹 煤粉是互补技术。 富氧有利于高炉强化和提高煤比,但过高又将使高炉过程效益变差,天铁多年应 用富氧喷吹煤粉技术的经验认为,富氧 1.5—2.0 氧耗 20—30m3/t,可使高炉煤 比增加 40—50kg/t。当然各厂冶炼条件不同,时间不同,可适当增减,比如天 铁现在供氧条件较好,高炉富氧率普遍超过了 2.0,总之以获得最好的经济效益 为准。 一般在高炉操作过程中,变动氧、煤、风温、湿度均按其对理论燃烧温度的影响 来协调,按理论燃烧温度计算公式可计算出各种参数变化对其影响,结果如下: 风温 100℃理论燃烧温度 76℃ 煤比 10kg/t 理论燃烧温度 20℃ 富氧率 1 理论燃烧温度 38℃ 湿度 1 理论燃烧温度 39℃ 这样掌握风温提高 100℃可增加煤比 40kg/t,而富氧 1 煤比约增加 20kg/t,然后 根据高炉实际运行状态,判断其值是否合适,再适当调整后使用.另外还可用最大 煤量公式和氧气过剩系数计算公式,进行核对,找出适合本高炉参数. 日常操作过程中,高炉富氧率可按下列公式计算: ΔO2=QO2÷60x0.785/Q 风 式中:ΔO2……富氧率 QO2……高炉使用的实际氧气量 m3/h Q 风……高炉风量 m3/min 0.785……富氧中纯氧和风中含氧量差 0.995-0.21 四、高炉富氧喷吹煤粉经济效益分析 高炉使用氧气之后,要提高煤比同时应相应提高高炉产量,才能有真正的效益, 如果增产少, 可能无效益, 甚至会出现负值。 现将天铁 1998 年 1 月—8 月和 1999 年 1 月—8 月的技术数据列出,以备比较和效益计算。 产量 t/d 焦比 kg/t 煤比 kg/t 富氧率 氧耗 m3/t 风温℃ 1998 年 5212 455.71 4.5 0 0 1018 1—8 月 1999 年 5802 431.31 30.4 1.02 17.01 1075 1—8 月 变化 590 24.4 25.9 1.02 17.01 57 数据比较可知,由于富氧率提高 1.02,相应使煤比增加 25.9kg/t,焦比下 降了 24.4kg/t,置换比较高,产量提高 590t/d,其中包括 4#高炉扩容的作用, , 扣除此部分增产 272.9t/d 相当于增产 5.24。 若按富氧 1 计则增产 5.13 高于 4.76 的理论值,可见还有其他的有利因素。 按天铁当时的物资价格即可计算富氧喷煤效益。焦炭成本价 410 元/t,煤粉成本 价 210 元/t,鼓风成本价 0.012 元/m3,氧气成本价 0.32 元/m3,生铁增产效益 为 55 元/吨,结果如下: ①增产效益(5802-5212-150Ⅹ2.144)Ⅹ55÷5802=2.54 元/吨 ②节焦效益(455.7-431.3)÷1000×410=10.00 元/吨 ③节风效益(17.01÷0.21)×0.012=0.97 元/吨、 ④多耗煤粉-(130.4-104.5)÷1000×210=-5.44 元/吨 ⑤多耗氧气-17.01×0.32=-5.44 元/吨 总计 2.63 元/吨 效益尚可,若是按现在的物资价格及生铁效益,其值更可观,各种物资价格及生 铁效益成倍增加,电价未变也可说氧价基本未动,富氧的效果将更好。 五、安全用氧注意事项 氧气是强氧化剂,易燃、易爆。但按规程正确使用,还是安全的,特别是初次用 氧开启最后一道阀门一定慎重。 ①氧气管道安装前要用四氯化碳清洗,管道密闭性好,强度试验合格,用 N2 或 干燥、无油压缩空气充分清扫。 ②充 N2 隋化,开启氧气阀门前,先充 N2,再开阀门,氧气接通后,及时关闭 N2 阀门。 ③开启氧气阀门要慢,最后一道阀门要远距离操作。 ④环境要干净,使用的工具、穿戴的工作服一定要无油。工具要用铜质的或镀铬 的。
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