高炉富氧的有什么好处和坏处
问题描述
- 精选答案
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高炉炼铁工程设计、生产操作应以精料为基础,采用喷煤、高风温、高压、富氧等炼铁技术,全面贯彻高效、低耗、优质、长寿、环保的炼铁技术方针。
高炉富氧鼓风已成为国内外炼铁界普遍采用的技术,富氧鼓风可以提高产量、提高风口前理论燃烧温度(即炉缸温度)、提高喷煤比、降低生产过程污染物排放,有较好的经济效益,近年我国高炉一般富氧率在3%~4%。采取一些必要的技术措施,高炉富氧不会出现安全问题。
高炉炼铁进行富氧鼓风可提高产量,炉腹煤气量减少,吨铁煤气量减少,有利于提高喷煤比(富氧风口前理论燃烧温度得到提高)。所以,炼铁富氧要与提高喷煤比相结合。
高炉鼓风中含氧量从21%增至25%,可以增产3.2%~3.5%;风中含氧从25%升到30%,可以增产3%。富氧1%,可增加喷煤比20~30kg/t,煤气发热值提高3.4%,可增产4.79%,风口面积要缩小1.0%~1.4%。因为富氧后煤气体积会减小,高炉鼓风要保持原来风速,要使所鼓的风仍然可以吹透炉缸中心,这样炉缸才能活跃。如高炉出现炉况不顺的现象,要先停氧。
高炉富氧7%以上是不经济的。生产氧气需要消耗电能,受电力价格影响。建议要为高炉专门配备变压吸附制氧设备(在新修订的《高炉炼铁工程设计规范》的附件中有说明)。变压吸附制氧设备不受炼钢富余氧量变化的制约(供氧量的波动),富氧鼓风的含氧量也不用很高,达到氧含量的85%即可,成本也低(生产1立方米氧气的变压吸附制氧设备需要0.3 千瓦时的电,而深冷制氧消耗0.5千瓦时的电)。变压吸附制氧设备运行也灵活(开停机只要十几分钟,深冷制氧机开停机需要1天以上)。
富氧对高炉炼铁的作用
高炉鼓风进行富氧,会使风口前理论燃烧温度大幅度升高:富氧1%,理论燃烧温度提高45~50℃;如风温在1000~1150℃,风中湿度为1%时,富氧到26%~28%时,理论燃烧温度会到2500℃以上(高炉正常工作时,炉缸温度一般在2200±50℃),这样的高炉会很难操作,必须加大喷煤比,可以降低炉缸温度。
高炉鼓风富氧以后,鼓的风中氮气含量会降低,理论燃烧温度的提高,加快了燃料的燃烧(又提高了冶炼强度),导致风口前的燃烧带缩小,会引起边缘煤气流的发展。
高炉鼓风富氧使高炉内温度场分布发生变化,炉身的煤气温度下降,使炉顶温度也下降(对除尘有影响);产生的煤气量减少,使煤气带入的热量减少,炉身区域的热平衡紧张;正常高炉生产理论上,鼓风燃烧1kg碳素(煤粉和焦炭)需要3.96m3的空气,高炉富氧后,需要的空气量要减少,使鼓风带入的热量减少。
富氧对铁矿石间接还原有利(主要是炉缸煤气中CO浓度提高,鼓风中N2含量降低),间接还原是放热反应,可促进炼铁降低燃料比。
富氧有利于提高喷煤比,富氧1%,风口区理论燃烧温度提高45~50℃,允许增加喷煤比20~30kg/t;
富氧有利于提高产量,富氧1%,提高产量4.79%。
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高炉富氧的最大效果是提高产量。富氧鼓风将给炉内带来二个方面的变化,一是风口前理论燃烧温度(Tf)的升高,
二是吨铁煤气量的下降。另外,增加富氧率,也有利于改善煤粉的燃烧。
鼓风中氧的浓度增加,燃烧单位碳所需的鼓风量减少;鼓风中氮的浓度降低,也使生成的煤气量减少,煤气中CO浓度因此而增大。
- 其他回答
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鼓风中氧的浓度增加,燃烧单位碳所需的鼓风量减少;鼓风中氮的浓度降低,也使生成的煤气量减少,煤气中 CO浓度因此而增大。这些变化,对冶炼过程产生
多方面的影响:
1)、由于煤气体积少,煤气对炉料下降的阻力也减少,为加大鼓风量、提高冶炼强度创造了条件。
2)、随鼓风中含氧量的提高,煤气中CO浓度增加,煤气的还原能力提高,有助于间接还原过程的发展,但因煤气量减少,在某种程度上扩大了低于700℃的区域,又限制了间接还原的发展。所以富氧能否降低燃料消耗,要由实际生产结果来定,不同冶炼条件,结果也不相同。
3)、富氧鼓风改变了冶炼中的热平衡。从分区看,由于富氧提高了理论燃烧温度,下部高温区热交换显著改善,热量集中于炉腹以下。但由于煤气体积减
少,会使中温区相对缩短,从而使低温区扩大。从总体看,由于单位生铁的鼓风量
减少,热风带入的热量也会减少;但煤气量减少使顶温降低,可减少热支出;同时
因富氧 1%,可增产 4%左右,单位生铁各部热损失也可以减少一些,所以总的热量
消耗仍然是降低的。
4)、富氧鼓风对顺行产生影响。因为富氧鼓风使燃烧带的焦点温度提高,炉缸半径方向的温度分布不合理,以及产生SiO 气体剧烈挥发,到上部
重新凝结、降低料柱透气性,从而破坏炉况顺行。所以在富氧又采用高风温时,
用喷吹燃料控制理论燃烧温度是经济合理的。若无喷吹燃料装置,则应采用加湿
鼓风。
高炉冶炼是高温物理化学反应,参与反应的主要元素是Fe-C-O。 Fe 来源于矿石,包括烧结
矿、球团矿、块矿等。碳来源于燃料,包括焦炭及各种喷吹物。O2来源于高炉鼓风和富氧。
原先矿石和燃料是由高炉上部装入的,而从高炉下部进入炉内的仅是鼓风,后来发展高炉综合鼓风技术,即从高炉下部进入炉内的不仅有鼓风,还有富氧及各种可燃的碳氢化合物,甚至还有含铁、含CaO的粉状物质。
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