本钢新一号高炉降焦潜能的研究

利用拓展后计算Rist操作线的方法,根据本钢新一号高炉的实际生产数据,绘制出了实际的和理想的Rist操作线图。通过对比两条操作线,计算出新一号高炉降低焦比的潜能及炉身效率,进一步计算并分析了生铁含硅量、鼓风温度及煤气中CO2含量等因素对于焦比的定量影响。根据新一号高炉实际生产情况,从改善装料制度、烧结分级、稳定炉缸热状态及提高风温等几个方面,提出降低焦比的可行性措施,为国内同级别高炉的生产提供参考。     

国内某大型高炉挖潜降耗攻关实践

以国内某大型高炉为研究对象,以挖潜降耗为主要目标,利用计算Rist操作线的方法,根据实际生产数据,绘制出实际的和理想的Rist操作线图。并在此基础上,定量计算出该大型高炉降低焦比的潜能以及煤气中CO_2质量分数对于焦比的影响等。根据该大型高炉实际生产情况,采取优化装料制度,改善煤气流分布,将单纯发展中心气流改进为以中心气流为主,兼顾边缘气流的思想,从而提高煤气利用率2%,降低焦比13kg/t,但还有进一步挖潜降耗的空间。     

柳钢6号高炉优化操作实践

结合柳钢6号高炉原燃料条件,通过Rist操作线及热平衡计算分析,找到优化操作方法。在保证高炉炉况顺行的基础上,技术经济指标逐步改善,焦比降低到322kg/t。     

氧气高炉喷吹CO2对冶炼参数的影响研究

采用物料平衡、热平衡方法,模拟计算了氧气高炉喷吹CO₂后理论燃烧温度、鼓风动能、焦比、炉腹煤气量、直接还原度及炉顶煤气量的变化规律。结果表明,随着CO₂喷入量增加,氧气高炉的理论燃烧温度和直接还原度降低,鼓风动能、焦比、炉腹煤气量和炉顶煤气热值提高。CO₂喷入量为100 m³/t时,理论燃烧温度降低到2 267℃,鼓风动能提高到1 780.41 kg·m/s,能够满足高炉炼铁的正常生产需求。     

钒钛磁铁矿冶炼高炉喷吹焦炉煤气的减排能力

高炉喷吹焦炉煤气可以充分发挥氢还原的作用,实现高炉冶炼的低碳绿色发展。为了分析高炉喷吹焦炉煤气的减排能力,以钒钛磁铁矿冶炼高炉的现场生产数据和炉内理化反应为基础建立质能平衡模型,研究焦炉煤气喷吹量对风口理论燃烧温度和炉顶煤气CO₂排放量的影响;建立一定约束条件下喷吹焦炉煤气的操作窗口,讨论其降碳减排能力。研究结果表明,在一定的富氧率、焦比、煤比和风温下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,风口理论燃烧温度和炉顶煤气CO₂排放量均降低。当风温和煤比一定时,通过提高富氧率可以实现喷吹焦炉煤气高炉的热量补偿。随着焦炉煤气喷吹量的增加,富氧率提高、焦比降低。不喷吹焦炉煤气,钒钛磁铁矿高炉在富氧率为3%、焦比为380.0 kg/t(Fe)、煤比为130 kg/t(Fe)、风温为1 200℃操作条件正常运行时,其风口理论燃烧温度为2 075℃、炉顶煤气温度最低为120℃;当焦炉煤气喷吹量为55 m³/t(Fe)时,可以维持与不喷吹焦炉煤气时相同的理论燃烧温度和炉顶煤气温度,相应的富氧率为5.63%、焦比为371 kg/t,炉顶CO_2...     

本钢7号高炉降低燃料消耗的研究与实践

以降本增效为研究目标,以本钢7号高炉为研究和实践对象,利用计算Rist操作线的方法,根据实际生产数据,绘制出实际和理想的Rist操作线图。通过对比两条操作线,计算出7号高炉降低焦比的潜能。在此基础上,利用优化装料制度对高炉降耗进行了实践。实践表明,通过理论计算和操作实践相结合,可以降低燃料消耗,7号高炉的入炉焦比和燃料比都得到了有效降低。     

济钢1^#1750m^3高炉节焦潜力分析

根据济钢高炉的实际生产数据绘制了里斯特操作线图,应用该图计算出1^#1750m^3高炉仍有降低焦比40.61kg/t的潜力。同时,计算表明,生铁含硅改变0.1%影响焦比4.33kg/t,热风风温提高100℃可降低焦比21.24kg/t,高炉煤气中CO2变化1%影响焦比8.52kg/t。为此提出了优化布料方式、提高风温等操作措施,以实现高炉燃耗指标的降低。     

富氢气氛下不同含铁炉料的还原行为

 高炉低碳富氢冶炼技术如高炉喷吹煤粉、富氢燃料等会导致炉内炉腹煤气中氢气体积分数增加,为探究富氢对高炉上部炉料的影响,对富氢条件下不同含铁炉料的还原行为进行了试验研究。粉化试验结果表明,在20%H₂(体积分数)条件下,块矿和烧结矿的粉化率明显改善,RDI_{>3.15 mm}分别增加了11.08%和30.23%,同时富氢条件有利于含铁炉料粒度的均匀化。还原试验结果表明,在CO体积分数不变、改变H₂加入量条件下,球团矿和烧结矿还原度最高时的H₂体积分数为25%,块矿H₂体积分数则为10%。在保持(CO+H₂)体积分数30%不变、改变H₂加入量时,当H₂体积分数超过20%时,各含铁炉料的还原度均超过90%。扫描电镜分析结果表明,还原后的块矿明显生成渣相和铁相,球团矿出现良好的赤铁矿和磁铁矿相,烧结矿则呈“针状铁酸钙相-磁铁矿相-铁相”分层现象。     

高炉喷吹COREX脱CO2顶煤气的数值分析

 COREX脱CO₂顶煤气作为一种优质富氢气体,直接喷吹进入高炉可有效降低高炉燃料消耗。建立了高炉喷吹COREX脱CO₂顶煤气静态工艺模型,研究高炉喷气对风口理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气成分、风口回旋区形状、直接还原度、节焦效果等因素的影响,并进一步探究了提高风温作为热补偿措施后的适宜喷气量。研究结果表明,不采取热补偿措施条件下,随着COREX脱CO₂顶煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度逐渐降低,炉腹煤气量逐渐升高,高炉直接还原度降低。以维持理论燃烧温度和炉腹煤气量稳定为标准,风温相对基准提高30、60、90 ℃后,可接受喷吹的煤气量为45.4、85.5、123.3 m3/t。热补偿后,随着喷气量增加,鼓风量逐渐降低,富氧率逐渐升高。炉腹煤气中的CO及H₂含量随喷气量增加而增加,每增加10 m3/t的COREX煤气喷吹量,炉腹煤气中总的还原气体体积分数增加0.46 %,直接还原度降低0.006,节约焦炭1.48 kg/t。     

高炉内H2体积分数对焦炭气化反应的影响

 为了明确高炉富氢冶炼条件下焦炭的气化行为,利用高温模拟试验研究了高炉内φ(H₂)对焦炭气化反应和孔隙结构的影响,得到了不同φ(H₂)下矿石的还原与焦炭气化反应的关系、焦炭气化最严重的温度区间及焦炭微观孔隙结构的变化。研究结果表明,矿石的还原度和焦炭的失重率在升温过程中都逐渐增加。随着φ(H₂)的增加,焦炭的气化率增加幅度最大的温度区间逐渐向低温区移动,主要由于随着φ(H₂)的增加,矿石的还原反应逐渐趋向于在低温区进行,使得其在高温区产生的可供焦炭气化反应的CO₂和H₂O的总量降低;φ(H₂)由5%增加至10%时,焦炭的气化率增加幅度最大;随着φ(H₂)的增加,焦炭的平均壁厚逐渐降低,孔隙率、比表面积及总孔容都逐渐增加;焦炭大孔所占比例逐渐增加,焦炭气孔壁的薄壁结构所占比例逐渐增加。     

高炉Rist操作线计算模型的开发与实践

利用拓展后计算Rist操作线的方法,建立了Rist操作线计算模型。根据本钢新1号高炉生产特点,通过采集和处理现场高炉数据并利用编程技术实现了该模型的在线计算,绘制出Rist实际操作线和理想操作线,并可以根据需要绘制出日线、月线、季线和年线;明确给出了计算节焦潜能、炉身效率、w[Si](质量分数)对焦比影响、风温对焦比影响和煤气利用对焦比影响的数学模型。实践证明,该模型的计算结果可以为高炉操作者提供必要的参考,相应地制定更加合理的操作制度,从而在优化操作制度、降本增效等方面发挥积极作用。     

A-D法操作线在大型高炉上的应用

绘制高炉Rist操作线有A-E和A-B两种方法,但是两种方法数据采用量均偏大且计算过程繁琐。通过分析,提出了简便绘制Rist操作线的A-D法。该方法采用数据量少,计算过程简洁。对高炉结焦能力进行分析,通过计算得到高炉节焦潜力为11.2 kg/t。     

安钢3号高炉大喷煤降焦比攻关实践

安钢3号高炉在大喷煤攻关过程中,从优化喷吹操作、精料入炉、强化高炉操作和管理以及设备改造等方面采取措施,解决了300 m3级高炉进一步增加喷煤量,降低入炉焦比的生产技术问题,体现了高炉操作技术创新.攻关前、后指标对比,喷煤比提高了17 kg/t,降低焦比23 kg/t.     

H2含量对高球比炉料还原行为的影响

为了研究H₂含量对高炉高球比炉料还原行为的影响，针对首钢京唐公司高球比炉料结构，进行不同H₂含量下的还原试验和粉化试验，并与传统高烧比炉料进行对比分析。结果表明，在还原气体中H₂体积分数由0%增加至10%的过程中，高球比炉料的失重量、还原度、还原速率和金属化率均提高，球团之间的黏结现象减弱；同时，900℃还原条件下，在还原气体中加入H₂会使高球比炉料的粉化现象减弱。可见，与传统高烧比炉料相比，在还原气体中加入H₂更能发挥高球比炉料的优势。研究结果可为高炉高球比炉料结构下富氢冶炼提供参考。     

焦炭在H2O+CO2气氛中的溶损反应特性

 为了研究富氢高炉内焦炭的溶损反应特性,开发了连续进水的全自动焦炭反应性测定装置,分别利用CO₂和N₂载带不同比例H₂O(0%～30%)提供H₂O+CO₂(H₂O和CO₂混合气体)和H₂O+N₂(H₂O和N₂混合气体)的含水气氛进行焦炭溶损试验,通过红外气体分析仪实时记录出口气体中CO和H₂的摩尔分数,研究了焦炭在H₂O+CO₂气氛下的溶损反应过程以及碳溶反应(C+CO₂=2CO)和水煤气反应(C+H₂O=CO+H₂)的动力学过程。研究表明,随着H₂O+CO₂混合反应气氛中H₂O比例的增加,焦炭的碳素溶损率和溶损速率均逐渐增大,而且水煤气反应的溶损速率逐渐变大、碳素溶损率逐渐升高,但是碳溶反应的溶损速率则逐渐减小、碳素溶损率也逐渐降低,这说明H₂O+CO₂反应气氛中H₂O和CO₂同时与焦炭反应存在显著的竞争作用。通过分析碳素溶损率和水蒸气含量线性关系的拟合斜率发现,焦炭在H₂O+CO₂混合反应气氛中发生的碳溶反应和水煤气反应的斜率均小于单纯单一气氛下的碳溶反应和水煤气反应的斜率,并提出基于斜率差值的抑制因子α表征H₂O和CO₂对碳溶反应和水煤气反应互相影响程度,CO₂对水煤气反应的抑制因子α_<sub>CO₂/H₂O为0.253,H₂O对碳溶反应的抑制因子α_<sub>H₂O/CO₂为0.179,α_<sub>CO₂/H₂O为α_<sub>H₂O/CO₂的1.41倍,CO₂对水煤气反应的抑制程度强于H₂O对碳溶反应的抑制程度。     

炼铁厂降低综合焦比实践

总结高炉降低综合焦比的生产操作经验。通过优化高炉操作制度、提高风温、降低铁水含硅和提高炉顶压力等措施,使2009年1～10月份累计综合焦比达到了523.29kg/t Fe,比2008年下降了26.7kg/t Fe。     

高炉富氢对钒钛矿软熔滴落性能的影响

高炉富氢冶金是降低高炉能耗与碳排放重要途径,研究了富氢还原对钒钛矿软熔滴落过程的影响,并采用历程中断法分析表征了钒钛矿渣铁形成过程中的还原度与初渣渣量的变化。研究结果表明,钒钛矿的软熔收缩行为与其还原过程密切相关,富氢还原失氧率加快使钒钛矿500～900℃的还原膨胀有所加剧,温度小于1 100℃时,FeO的大量生成使钒钛矿中低温收缩变形率增加,温度为1 100℃时,H₂的还原速率是CO还原速率的8倍,逐渐增厚的铁壳及初渣熔点的升高导致钒钛矿的熔融滴落温度升高。富氢率为10%时,高炉初渣渣量由接近900 kg/t降低到460 kg/t左右,初渣渣量减少将近1/2,接近终渣渣量,这将使煤气阻力损失明显降低,大大改善高炉软熔滴落带的透气性。同时富氢还原减少了高温条件下钒钛矿中FeO与钛铁矿FeTiO₃、钛铁晶石Fe₂TiO₄等含钛矿物的相互结合与耦合反应,促进了软熔带渣铁的分离,有效减少了炉腹泛液现象。冶炼钒钛矿高炉富氢后软熔带位置下移、厚度减薄,尤其是透气性最差的熔融区间变窄、透气性增加,这表明冶炼钒钛...     

天钢2000m~3高炉提高富氧喷煤量实践

为提高天钢2 000 m3高炉富氧喷煤量,通过优化喷吹的煤种,改善喷煤设备,优化高炉操作等措施,在富氧率2%的基础上,将煤比增加到160 kg/t Fe,提高了高炉富氧喷煤量,降低了高炉的焦比,增加了产量,降低了炼铁成本。     

评价高炉生产效率的指标与Rist包络线北大核心

为把评价高炉生产效率的方法由统计规律提升为定量规律,将16座容积>4000^(3)高炉的208组月平均和年平均生产操作数据,分为四组进行了Rist操作线分析。提出了与炉腹煤气量指数χ_(BG)相对应的风口耗氧量指数χ_(o_(2))概念,并推导出了面积利用系数η_(A)与风口耗氧量指数g、吨铁风口耗氧量V_(o_(2))的关系式。采用作图法寻找到了A.Rist先生在理论上证明了的四条Rist包络线,并发现炉腹煤气量指数和吨铁风口耗氧量对Rist包络线有重大的影响,当生产中的高炉操作线与包络线的交点发生变化时,Rist操作线可以计算此变化造成的高炉高温区热消耗量的数量。     

高铝高炉渣系的熔化特性

 为了掌握高Al₂O₃条件下(w(Al₂O₃)为15%以上)高炉渣系的熔化特性,利用差式扫描量热仪分析了不同w(MgO)/w(Al₂O₃)、碱度(R)以及w(Al₂O₃)对高铝高炉渣的熔化温度及熔化热的影响。试验结果表明,炉渣熔化开始温度为1 248～1 291 ℃、熔化结束温度为1 432～1 485 ℃、熔化热为137～211 J/g;当w(Al₂O₃)=15%、高w(MgO)/w(Al₂O₃)时,发生了共晶逆反应,导致高炉炉渣熔化开始温度逐渐降低,但由于高炉炉渣的液相线温度基本未变,所以炉渣熔化结束温度基本未发生改变;w(Al₂O₃)为20%时,随着w(MgO)/w(Al₂O₃)的增加,炉渣中易生成熔点较高的镁铝尖晶石,导致高炉炉渣熔化开始温度逐渐增大,与此同时,炉渣液相线温度逐渐降低,导致炉渣熔化结束温度逐渐降低;随着碱度R的增加,高炉炉渣中生成了具有高熔点的化合物、炉渣的液相线温度升高,使得高炉炉渣的熔化开始温度逐渐增加、炉渣熔化结束温度逐渐升高;随着w(Al₂O₃)的增加,发生了共晶逆反应,故炉渣的熔化开始温度逐渐降低,而随着w(Al₂O₃)的增加,炉渣中键能较大的Al—O键增多,需要在更高温度下才能实现炉渣的最终熔化,即熔化结束温度逐渐增加;随着w(MgO)/w(Al₂O₃)、R以及w(Al₂O₃)的增加,炉渣熔化热逐渐增多。分析认为,随着R的增加,炉渣中有高熔点化合物的生成,熔化热增加;随着炉渣中w(Al₂O₃)的增加,炉渣中Al—O键增多,解聚破坏熔渣结构消耗的热量增多;而随着w(MgO)/w(Al₂O₃)增加,高熔点化合物的生成或熔化开始温度降低,造成熔化热增加。