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燃煤锅炉改造为掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气分析
作者：王雷
来源：《硅谷》2011年第07期
摘要：高炉煤气的利用方式很多，目前我国最主要的利用方式是高炉煤气发电项目（包
括燃烧高炉煤气和高炉煤气、煤粉混烧）。分析燃煤锅炉掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气后的工况变化，并提出改造措施，对钢铁行业的燃煤锅炉改造具有借鉴意见。
关键词：高炉煤气；燃煤锅炉；掺烧
中图分类号：TK223.23文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410156－02
在钢铁企业的生产过程中，消耗大量的煤炭、燃油和电力能源的同时，还产生诸如高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等二次能源，所产生的这类能源，除了满足钢铁生产自身的消耗外，剩余部分用于其他行业或民用。
高炉煤气是炼铁的副产品，是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用产生的一种煤气，无色无味、可燃，其主要可燃成分为CO，还有少量的H2，不可燃成分是惰性气体、CO2及N2。CO的体积分数一般在21%-26%，发热量不高，一般低位发热值为2760-3720kJ/m3。高炉煤气着火温度为600℃左右，其理论燃烧温度约为1150℃，比煤的理论燃烧温度低很多。燃烧温度低，使得高炉煤气难以完全燃烧，且燃烧的稳定性差。由于高炉煤气内含有大量氮气和二氧化碳，燃烧温度低、速度慢，燃用困难，使得许多钢铁企业高炉煤气的放散率偏高。利用高炉煤气发电，由于燃料成本低，系统简单，减少了燃料运输成本及基建费用，可以缓解企业用电紧张局面，减少CO对环境的污染，取得节能、增电、改善环境的双重效果，既能为企业创造可观的经济效益，又能创造综合社会效益。
根据现在钢铁行业中高炉煤气的主要利用方式，本文对燃煤锅炉掺烧高炉煤气和燃煤锅炉改造为全燃高炉煤气锅炉做了理论分析和相应的改造措施。
1 掺烧高炉煤气对锅炉性能的影响
1.1 对炉膛内燃烧特性的影响
燃煤锅炉中掺烧高炉煤气时，由于高炉煤气的低位发热量很低（2760
２ ００６ 年 第４ 期 能源研究与利用 现场经验 武汉钢电股份有限公司锅炉系武汉某厂生产的 ＷＧＺ６７０／１３．７－８型超高压中间再热、自然循环汽包 炉，以烧煤为主，同时掺烧高炉煤气，采用中间储仓式热风送粉，设计煤种为晋东南贫煤。锅炉主要设计参数见表１。 表１ 锅炉主要设计参数 炉膛“∏” 型布置，膜式水冷壁。炉膛上方布置了前、后屏过热器，水平烟道依次布置了高温过热器、高温再热器，尾部竖井烟道分隔为两平行烟道，主烟道中布置低温再热器，旁路烟道中布置了低温过热器。 燃烧器采用四角布置，双切圆燃烧，切圆直径分 别为Φ５４２／７９４ｍｍ。燃烧器总高度１０ｍ，分为上下两组。每组设两层一次风和三层二次风间隔布置。上组上层另设两层三次风喷口，下组下层另设两层高炉煤气喷口，高炉煤气喷口采用煤气和二次风间隔喷入的栅格型式 。燃烧器布置型式如图１。 图１燃烧器布置图 贫煤与高炉煤气混烧锅炉 排烟温度的调整 陈 郁，李俊红 （武汉凯迪电力股份有限公司，湖北武汉 ４３０２２３） 摘要：武汉钢电股份有限公司锅炉燃用固态煤粉和气态高炉煤气两种燃料，由于各方面 的原因，造成锅炉排烟温度高，影响了机组的带负荷能力，降低了锅炉运行的安全性及经济性。通过理论分析和试验，找出了导致排烟温度高的具体原因，有锅炉漏风、一次风和三次风掺冷风、受热面积灰严重以及大量掺烧高炉煤气等问题，采取了提高一次风温、降低一次风压等调整措施和下两层煤粉火嘴改造、吹灰器改造等设备改造措施，保证了锅炉的安全、经济运行。 关键词：锅炉；贫煤；高炉煤气；排烟温度；改造中图分类号：ＴＫ１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－５５２３（２００６）０４－００３６－０４ 项 目 单位晋东南贫煤 晋东南贫煤高炉煤 气（１５×１０４ｍ３／ｈ） 汽包工作压力ＭＰａ１５．２９１５．２９过热蒸汽流量ｔ／ｈ６７０６７０过热蒸汽压力ＭＰａ１３．７１３．７过热蒸汽温度℃５４０５４０再热蒸汽流量 ｔ／ｈ ５８７５８７再热蒸汽进／出口压力ＭＰａ２．４５／２．２５２．４５／２．２５再热蒸汽进／出口温度℃３１７／５４０３１７／５４０给水温度℃２４５２４５热风温度℃３４１．２３７２．８冷风温度℃２０２０排烟温度℃１３９．５１６７．４锅炉计算效率％９１．３７８７．９９主烟道烟气所占份额 ％５５．２４０煤消耗量ｔ／ｈ ８３．０５ ６５．６６ ３６??
一解释题： 1．炉料、煤气的水当量 答案：所谓水当量就是指单位时间内通过高炉某一截面的炉料或煤气，其温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量，即单位时间内使煤气或炉料改 变1℃所产生的热量变化。（包括化学反应热、相变热和热损失等）。 2．炉料有效重力 答案：料柱重力克服散料层内部颗粒间的相互摩擦和由侧压力引起的摩擦力之后的有效质量力。 3．高炉内的热交换现象 答案：炉缸煤气在上升过程中把热量传给炉料．温度逐渐降低。而炉料在下降过程中吸收煤气热量，温度逐渐上升，使还原．熔化和造渣等过程 顺利进行。这就是热交换现象。 4．透气性指数: 答案：表示通过散料层的风量与压差的比值，即单位压差通过的风量，反映气流通过料柱时阻力的大小。以Q/△P表示，其中Q—风量，△P— 压差。 二填空题 1．两种或多种粒度混合的散料床层,其空隙率与大小粒的( )比和( )比有关。 答案：直径；含量P128 2．高炉炉料下降的力学表达式为( )。 答案：F＝G料－P墙－P料－ΔP浮 3．高炉内运动过程是指在炉内的炉料和( )两流股的运动过程。
答案：煤气 4．高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气三种煤气中，发热值最低的是( )，发热值最高的是( )。 答案：高炉煤气；焦炉煤气 5．初渣在滴落带以下的焦炭空隙间向下流动，同时煤气也要穿过这些空隙向上流动。所以，炉渣的( )和( )对于煤气流的压头损失以及是否造成液泛现象影响极大。 答案：数量；物理性质(粘度和表面张力) 6．在( )区间内，煤气与炉料的温差很小，大约只有50℃左右，是热交换极其缓慢的区域，常称为热交换的( )。 答案：炉身中下部；空区或热储备区 7．高炉的热交换是指( )与炉料的热量传递。 答案：煤气流 8．高炉内的( )是热量的主要传递者。 答案：煤气 9．越到高炉下部炉料对热量的需求越（）。 答案：大 10．煤气的压降梯度升高至与炉堆积密度相等时，发生( )。 答案：悬料 11．煤气的危害是中毒、( )、爆炸，而氮气的危害是( )。 答案：着火；窒息 12．高炉原料特别是烧结矿，在高炉上部的低温区还原时严重( )、( )，使料柱( )降低( )恶化。 答案：破裂；粉化；空隙度；透气性 13．炉缸煤气是由( )、H2和N2组成。 答案：CO 14．通常所说的煤气中毒，实际上是( )中毒。 答案：CO 15．由炉料下降的力学分析可知，下降力越大和( )大于煤气浮力时下料顺
高炉煤气与焦炉煤气特性及其燃烧后的成分情况 两者都是在完全燃烧（过量空气系数为）的情况下计算得出的烟气主要成分及其含量。 一、高炉煤气特性 （1）高炉煤气中不燃成分多，可燃成分较少（约30%左右），发热值低，一般为3344—4180 KJ/m3； （2）高炉煤气是无色无味、无臭的气体，因CO 含量很高、所以毒性极大；（3）燃烧速度慢、火焰较长、焦饼上下温差较小； （4）用高炉煤气加热焦炉时，煤气中含尘量大，容易堵塞蓄垫室格子砖；（5）安全规格规定在1米3空气CO 含量不能超过30mg ； （6）着火温度大于700℃。 ( 7 ) 高炉煤气含有H 2（），CH 4（），CO （25-30%），CO 2（9-12%），N 2（55-60%），O 2（）;密度为以H 2（2%），CH 4（%），CO （30%），CO 2（12%），N 2（55%），O 2（%）完全燃烧(过量空气系数为:计算后得出烟气主要成分及其含量： CO 2%)、O 2%)、N 2（%） 二、焦炉煤气特性 （1） 焦炉煤气发热值高16720—18810KJ/m3，可燃成分较高（约90%左右）；（2） 焦炉煤气是无色有臭味的气体； （3） 焦炉煤气因含有CO 和少量的H 2S 而有毒； （4） 焦炉煤气含氢多，燃烧速度快，火焰较短； （5） 焦炉煤气如果净化不好，将含有较多的焦油和萘，就会堵塞管道和管件，给调火工作带来困难； （6） 着火温度为600-650℃。
( 7 ) 焦炉煤气含有H 2（55-60%），CH 4 （23-27%），CO（4-8%），CO 2 （），N 2 （3-7%）， O 2 （<%），CmHn(2-4%);密度为 Kg/Nm3. 以H 2(60%)、CH 4 （25%）、CO（4%）、CO 2 （2%）、N 2 （4%）、C 2 H 4 （%）、C 6 H 6 （2%）、O 2 （%）完全 燃烧(过量空气系数为计算后得出烟气主要成分及其含量： CO 2（%）、O 2 （%）、N 2 （%）
高炉冶炼过程中的炉料与煤气运动 高炉冶炼过程中伴随着物质与能量的传递过程。这些物理过程是在流动的物质中发生的，即反应介质是以一定的速度运动而展开的，形成了以动量传递为基础的物质传递和热量传递。高炉冶炼是在炉料自上而下，煤气自下而上，即在两个相互逆向运动过程中进行的，逆向流股中热量及动量的传递与输送包括两个物理机理，一种是由物质的分子运动引起的传递过程，另一种是流体微团移动引起的输送过程。高炉的冶炼过程尽管十分复杂，但是它具有的传输现象的特点仍然是很明显的。例如煤气穿过炉料层而上升是流体力学现象；煤气流加热炉料是传热现象；煤气流还原铁矿石以及风口前燃烧等都包含着气体扩散的传质现象。因此，高炉冶炼的工艺原理，由于结合了传输理论的应用而进入新的阶段。 一、散料层的流体力学现象分析 1、散料的主要参数 矿石、焦炭、石灰石等粒状物叫散料，它们的透气性对高炉冶炼指标有极大的影响。从流体力学看，散料各个颗粒间空隙所占的相对体积及单位体积的总表面积，对透气性有决定性影响。 （1）空隙度 散料各个颗料间空隙所占的相对体积即孔隙率或空隙度。 （2）比表面积 散料体积中物料的表面积与体积之比称为比表面积。 （3）形状系数 （4）当量直径 （5）平均流速 2、炉料下降的力学分析 物体在运动过程中总会遇到阻力，当炉料在高炉自上而下运动时也是如此，炉料要往下运动必须使它自身的重力超过阻力，受到的阻力主要来自三个方面：
（1）炉料与炉墙之间的摩擦力P ； 墙 ； （2）炉料与料柱下部死焦堆之间的摩擦力P 料 。 （3）上升煤气对炉料的阻力及阿基米德浮力△P 浮 3、煤气经散料层的阻力损失 高炉煤气穿过炉料的通路近似于许多平行的、弯弯曲曲的、断面形状多变化的、但又是互相连通的管束，煤气流穿过这些管束的压力降是煤气作用于散料层的一种阻力或浮力，风压变化即代表这种阻力变化。 4、在有液相条件下的煤气流动 高炉下部和炉身干区不同，这里唯一尚存的固体炉料是焦炭，在与煤气流向上的同时，液体渣铁往下滴落穿过焦炭的空隙，在气、固、液三相之间进行着剧烈的传热，还原与气化反应。 5、炉料下降的分析 在入炉风量一定的情况下，高炉顺行时下料速度是均匀稳定的，料线的探尺记录图表上出现等时间、等距离的相似斜线。下料变得迟缓和不均匀称为“难行”，料线完全不动称为“悬料”，炉况难行常常和炉边缘加的矿石太多，使该处透气性变坏有关，有时是炉出现管道，即煤气从断面上个别地区大量流过造成的。 高炉出现管道和难行时常常伴随着“塌料或崩料”。 二、燃烧及热量传递现象 高炉冶炼过程中，焦炭、煤粉、重油及天然气在风口前燃烧。燃烧反应的进行，产生了热量的传递与输送。在通常情况下，这个传输过程很大程度上决定了高炉冶炼过程速率的快慢，因而对高炉冶炼起了决定性影响。热量从物体的这一部分传输到另一部分，煤气是传输热量的介质，其温度变化较快时热量传输也快。根据热力学定律，热量总是由高温的地方向低温的地方传递，煤气与炉料温度差愈大，在相同的条件下，传输的热量也愈多。
1．出铁次数是按照高炉冷冻温度及每次最大出铁量不应超过炉缸安全出铁量来确定。( ) A．按安全出铁量的60～80%定为每次出铁量 B．按安全出铁量的30～50%定为每次出铁量 答案：A 2．高炉寿命一代炉龄中每立方米有效容积产铁量( )。 A．低寿命为3000t/m3以下高寿命为5000t/m3以上 B．低寿命为2000t/m3以下高寿命为6000t/m3以上 答案：A 3．铁水液面计操作的作用是( )。 A．测量铁水罐液面位置 B．测算实际出铁量 C．满量报警 答案：C 4．用氧气烧渣、铁、风口时，确认氧气压力在( )。 A．800KPa以上 B．500KPa以上 C．1000KPa以上 答案：C 5．在炉凉情况下，铁口深度往往会变浅，铁口眼应( )。 A．适当加大 B．维持正常 C．适当减小 答案：A 6．矿石含铁量每增加1%，焦比将降低( )。 A．2% B．4% C．8% 答案：A 7．休风复风后当风量达到正常值的( )时开始喷煤。 A．50% B．60% C．70% D．80% 答案：D 8．一般鼓风含氧提高( )，风口面积应缩小1.0%～1.4%。 A．1.0% B．1.5% C．2.0% D．3.0% 答案：A 9．按照炉料装入顺序，装料方法对加重边缘的程度由重到轻排列为( )。A．正同装－倒同装－正分装－倒分装－半倒装 B．倒同装－倒分装－半倒装－正分装－正同装 C．正同装－半倒装－正分装－倒分装－倒同装 D．正同装－正分装－半倒装－倒分装－倒同装 答案：D 10．炉缸边缘堆积时，易烧化( )。 A．渣口上部 B．渣口下部 C．风口下部 D．风口上部
第五章高炉炉料和煤气运动 高炉冶炼各过程都是在炉料和煤气相向运动、互相接触的过程中进行的。没有炉料和煤气的相向运动，其它过程就停止。没有炉料和煤气的接触，传热和传质等过程就不能顺利进行。 煤气上升与炉料下降，双方互为阻力，彼此依赖，互为消长。下降的炉料是上升煤气的阻力，而上升的煤气是下降炉料的阻力。这个矛盾贯穿于高炉冶炼全过程，支配着其它矛盾。生产实践证明，改善料柱透气性，保证煤气流合理分布，使炉料顺利下降，是矛盾统一的关键，也是保证高炉顺行，获得高产、优质、低耗的前提。 第一节炉料下降的条件及力学分析 对固体炉料下降的基本要求： 1、能够被上升煤气充分加热和还原； 2、均匀下降； 3、有利于煤气流合理分布 一、炉料下降的条件 基本条件：高炉下部能不断提供使其炉料下降的空间。 产生空间的原因： 1、风口前焦炭燃烧； 2、直接还原、渗碳消耗固体碳； 3、矿石熔化、炉料下降过程中小块料填充到大块料之间引起的体积收缩； 4、定期排放渣铁。 二、炉料下降受力分析 炉料下降空间只是炉料下降的必要条件，炉料能否顺利下降，还取决于力学条件。 使炉料下降的力是其本身重力（W 料 ）； 阻止炉料下降的力有： 1、炉墙对炉料以及料块之间的摩擦力（P 摩 ）； 2、上升煤气对炉料的阻力（P 气 ）； 3、炉缸液态渣铁对炉料的浮力（P 液 ）。 因此，炉料下降的有效作用力（P）： P=W 料—P 摩 —P 液 —P 气 =P 有效—P 气 P 有效= W 料 —P 摩 —P 液 ，炉料有效重量。
从上面可看出，只有P>0,即P 有效>P 气，炉料才能顺利下降，才能保证冶炼顺利进行。 若P ≤0，即P 有效≤P 气，炉料不能顺利下降，炉料将被煤气托起，造成悬料或被流化。 由此可见，要是炉料顺利下降，必须是 P>0,即P 有效>P 气，这要从二方面着手：一是增大P 有效，二是降低P 气。 增加P 有效； 1、增加W 料，即提高焦炭负荷，增加炉料堆比重； 2、减小P 摩，可适当减小炉身角β，增大炉腹角α，适当发展边缘气流，以及保证 炉墙光滑等。 3、减小P 液， P 液随渣铁排放而周期性变化。现代大型高炉采用多铁口轮流出铁，作 到渣铁常流，有利炉料均匀下降。 在一定冶炼条件下（即原料、炉型以及操作制度等），P 有效变化不大，因此，增加P 主要是降低P 气。 P 气：是由于高压、高速的煤气流强行通过料柱而产生的压力损失，其值大小可用煤 气通过料柱的总压差△P 来表示： △P =P 热—P 顶 P 热、P 顶—分别表示热风压力和炉顶煤气压力。 第二节 高炉料柱压差（ △P ）及其降低方向 一、料柱压差（ △P ）表达式 料柱压差（ △P ），即料层对煤气的阻力通常用Ergun 方程来表示： 上式中，H —料柱高度，m ； u —空炉速度，m/s ； ε—料柱空隙率； φ—修正系数； d P —颗粒当量直径，m 。 二、影响料柱压差（ △P ）的因素及降低方向 上式是在散料层固定床中实验得到的，不能用于高炉的定量计算，但可用来定性分析各种因素对料柱压差（ △P ）的影响。 由公式可见，料柱压差（ △P ）主要取决于气流速度和料柱透气性（ε）。降低煤气流速，改善料柱透气性，是降低△P ，改善高炉顺行的主要途径。 三、煤气流速与△P 讨论 3 2)1(75.1εερp d u H P Φ-=?
高炉操作节能技术 1、科学布料节能 怎样解决煤气流和炉料运动之间的矛盾？ 通过合理的布料制度和送风制度，可以科学地解决煤气流和炉料逆行运动的矛盾，使煤气流分布合理，炉况稳定顺行，实现节焦增产的作用。 高炉炼铁为什么要选择装料制度？ 选择装料制度的目的就是要达到炉喉径向矿石和焦炭的合理控制，已实现合理的煤气流分布，保持高炉稳定顺行，煤气的能量得到充分利用，达到高炉炼铁高产、节能、长寿的结果。科学的装料制度可以实现高精度煤气流分布，有较好的节能效果。 怎样评价煤气流分布科学合理？ 煤气流分布有三种类型：边缘发展型、双峰型和中心发展型。随着炼铁原燃料质量的改善，高炉操作水平的提高，从控制边缘与中心气流均发展的“双峰”式煤气流分布向边缘煤气CO2含量略高于中心的“平峰”式煤气曲线。综合煤气中CO2含量从16%~18%发展为18%~22%。宝钢4000M3级高炉达到23%以上。 如何实现合理布料？ 使用无料钟炉顶设备可以灵活布料，进行多种形式布料，达到理想效果。采用环形布料（单环或多环），并要使用溜槽倾角的多角档位数。小于1000M3高炉一般选用5~7个角位，1000~2000M3高炉一般选用8~10个角位，大于2000M3高炉一般选用10~12个角位。不同容积的高炉，需要确定不同焦炭平台宽度和厚度，中心漏斗的焦炭量和滚向中心的矿石量。使用大矿批量上料之后，高炉内的焦批层高要在0.5M左右，宝钢4000M3级高炉焦层厚度在800~1000mm。 料线提高后对布料起到什么作用？ 料线提高后，炉料堆尖向中心移动，有疏松边缘煤气流的作用。料线深度与上部炉型、炉料性能等有关，一般为1~2米。 合理煤气流分布时，炉顶温度在什么水平？ 煤气流分布没有一个固定的模式，随着高炉生产条件的变化和技术进步的需求而要不断调整。希望边缘煤气CO2含量要高于中心，而且差距较大的“展翅”型煤气分布曲线。高炉中心煤气温度在500℃以上，边缘要大于100℃。 2、高风温节能 风闻升高100℃对高炉炼铁有什么影响？ 热风温度升高100℃会使风口前理论燃烧温度升高60℃，炉内压差升高5kPa；基础风温在950℃时，可节焦20kg/t，基础风温在1050~1150℃时，可节焦10kg/t。风温升高100℃，可允许多喷吹煤粉约30kg/t。 用低热值高炉煤气烧炉如何实现高风温？ 采用蓄热式燃烧技术，将助燃空气和煤气预热到500℃以上，再去烧热风炉，是可以实现1200℃以上的高风温。
全燃高炉煤气高温高压锅炉的运行特性 朱宇翔秦小东 （上海交通大学工程硕士上海威钢能源公司） 0前言 高炉煤气是钢铁行业在高炉炼铁过程中的一种副产品，高炉煤气作为一种动力燃料具有热值低，不易着火，燃烧不稳定的缺点而且气源不稳定。每生产一吨生铁约可得1600-2000立方米高炉煤气，产量很大。作为二次能源，钢铁企业内部主要作为热风炉和工业锅炉的燃料使用，但仍有大量富余被排放掉。同时随着高炉的大型化，使高炉煤气的产生量成倍增加。中、低参数燃用高炉煤气的工业锅炉在容量和能源利用方面已不能适应高炉煤气产量的增加。将高炉煤气作为电站的一种动力燃料既可减少高炉煤气的排放，减少污染同时也可减少电站对动力用煤的需求。因而大型电站锅炉掺烧高炉煤气以及高炉煤气的燃气轮机，全燃高炉煤气的高温高压电站锅炉应运而生。高炉煤气作为锅炉的完全燃料因为其所具有的某些特性，使锅炉的结构和运行都具有其特有的特性。本文主要以上海威钢公司的一台220T/H的全燃高炉煤气的高温高压锅炉为例，介绍了全燃高炉煤气高温高压锅炉的特点，并阐述了高温高压全燃高炉煤气锅炉的运行特性。 1高炉煤气的特性 1.1高炉煤气的成分及发热量 高炉煤气是在高炉生产的过程中焦炭经气化后转变而得的.高炉煤气中含有大量的N2和CO2,其主要可燃成分为CO,与其它动力燃料相比它是一种低热值燃料。 高炉煤气成分 高炉煤气的热值约为3000KJ/M3，根据高炉的运行工况热值将会有所波动。 高炉煤气的理论燃烧温度比高发热量的燃料低得多，各种燃料的理论燃烧温度见下表 通过上表，可发现高炉煤气的理论燃烧温度较其它燃料相比要低很多，即使将其预热至180℃其理论燃烧温度也仅有1300℃，而火焰的热辐射力又与其绝对燃烧温度的四次方成正比，因而，燃用高炉煤气所产生的火焰辐射力较低，同时燃用高炉煤气时与燃用煤和油时不同，烟气中不含有碳黑和灰粒，仅依靠烟气中的三原子气体传递辐射热，因而高炉煤气燃烧后所产生的烟气自身的辐射力弱，与燃用烟煤的锅炉相比全燃高炉煤气的锅炉的传
一单项选题 A级试题： 1 、炉渣熔化后能自由流动的温度是炉渣的 ( D ) 。 A 熔化性 B 熔化温度 C 黏度 D 熔化性温度 2、含一氧化碳最高的煤气是 ( B ) 。 A．混合煤气 B．转炉煤气 C．高炉煤气 D．焦炉煤气 3、高炉中的铁氧化物直接还原特点是( A ) 吸热反应 A 都是吸热反应 B 都是放热反应 C 绝大部分为都是吸热反应 D 绝大部分为都是吸热反应 4、若渣中AL2O3偏高，应适当 ( B ) 配料碱度。B级 A、降低 B、提高 C、不变 5、普通耐火材料的耐火度要求大于 ( B ) ℃。 A、1480 B、1580 C、1770 D、2000 6．在炉凉情况下，铁口深度往往会变深，铁口眼应(A )。 A．适当加大 B．维持正常 C．适当减小 7．高炉喷吹的煤种属于( B )。 A．炼焦煤 B．非炼焦煤 C．气煤 D．肥煤 8．衡量出铁口维护好坏的标准是(B )。 A．铁口深度 B．铁口合格率 C．渣铁出尽情况 9．高炉内型是指高炉冶炼的空间轮廓，由炉缸、炉腹、炉腰和(D )五部分组成。 A．炉身及炉顶 B．炉基及炉顶 C．炉身及炉基 D．炉身及炉喉 10．含铁矿物按其矿物组成可分为四大类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和(D )。 A．富矿 B．贫矿 C．精矿 D．菱铁矿 11、高碱度烧结矿外观一般呈致密块状，大气孔少，气孔壁厚，断面成( A )金属光泽。 A、青灰色 B、深褐色 C、淡蓝色 12、2级冶金焦标准规定硫分不大于( C )。 A、0.6% B、0.7% C、0.8% 13、在焦炭质量变好的条件下，高炉实际风速控制方向应( C )。 A、减小 B、不变 C、增大
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ef7444978.html, 燃煤锅炉改造为掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气分析 作者：王雷 来源：《硅谷》2011年第07期 摘要：高炉煤气的利用方式很多，目前我国最主要的利用方式是高炉煤气发电项目（包 括燃烧高炉煤气和高炉煤气、煤粉混烧）。分析燃煤锅炉掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气后的工况变化，并提出改造措施，对钢铁行业的燃煤锅炉改造具有借鉴意见。 关键词：高炉煤气；燃煤锅炉；掺烧 中图分类号：TK223.23文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410156－02 在钢铁企业的生产过程中，消耗大量的煤炭、燃油和电力能源的同时，还产生诸如高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等二次能源，所产生的这类能源，除了满足钢铁生产自身的消耗外，剩余部分用于其他行业或民用。 高炉煤气是炼铁的副产品，是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用产生的一种煤气，无色无味、可燃，其主要可燃成分为CO，还有少量的H2，不可燃成分是惰性气体、CO2及N2。CO的体积分数一般在21%-26%，发热量不高，一般低位发热值为2760-3720kJ/m3。高炉煤气着火温度为600℃左右，其理论燃烧温度约为1150℃，比煤的理论燃烧温度低很多。燃烧温度低，使得高炉煤气难以完全燃烧，且燃烧的稳定性差。由于高炉煤气内含有大量氮气和二氧化碳，燃烧温度低、速度慢，燃用困难，使得许多钢铁企业高炉煤气的放散率偏高。利用高炉煤气发电，由于燃料成本低，系统简单，减少了燃料运输成本及基建费用，可以缓解企业用电紧张局面，减少CO对环境的污染，取得节能、增电、改善环境的双重效果，既能为企业创造可观的经济效益，又能创造综合社会效益。 根据现在钢铁行业中高炉煤气的主要利用方式，本文对燃煤锅炉掺烧高炉煤气和燃煤锅炉改造为全燃高炉煤气锅炉做了理论分析和相应的改造措施。 1 掺烧高炉煤气对锅炉性能的影响 1.1 对炉膛内燃烧特性的影响 燃煤锅炉中掺烧高炉煤气时，由于高炉煤气的低位发热量很低（2760
高炉料速(vilocity of burden flow in blast furnace) 在高炉炉料运动过程中炉料的下降速度。通常用设置于炉顶，其头部重锤随料面同步下降的机械传动式探料尺来测定。通常以每小时下料批数说明料速大小。操作者可根据探料尺测定并及时显示出来的料线深度一时间曲线大致判断原料在炉内的下降状况。(参见高炉炉料运动) 高炉操作(blast furnace operation) 基本操作制度热制度造渣制度送风制度 风量风速风温鼓风湿度理论燃烧温度风压装料制度炉况的判断和调节炉温炉温向热炉温向凉炉子大凉炉渣碱度煤气流分布炉衬侵蚀情况 冶炼过程自动控制 指对高炉炼铁过程的监测、判断和控制。高炉操作的任务是保持炉况稳定、顺行并且高效地生产，以达到产量高、质量好、消耗低、炉龄长的目的。高炉操作的内容包括：基本操作制度的制订和控制，对炉况的判断和调节，对失常炉况的诊断和处理(见高炉故障)，出渣、出铁操作(见高炉炉前操作)，慢风操作，休风与复风，高炉开炉、高炉闷炉和高炉停炉。 基本操作制度 为使高炉生产达到高效、优质、低耗、长寿的目的，须根据高炉使用的原料、燃料条件，设备状况以及冶炼的铁种，制定基本操作制度。它包括热制度、造渣制度、送风制度和装料制度。各项基本操作制度之间彼此有内在联系，制定基本操作制度时要综合全面考虑。例如装料制度可以影响炉料和煤气流分布，送风制度也影响煤气流分布，必须将二者结合起来考虑。又如造渣制度与热制度也须综合考虑：炉渣碱度定得低时生铁含硅量不能定得太低，否则，生铁含硫量太高，影响生铁质量；反之，当炉渣碱度较高或渣中MgO较高时，生铁含硅量则可定得低些。送风制度与热制度也有联系：炉温高时(例如冶炼铸造生铁或锰铁)冶炼强度要低些；炉温低时则冶炼强度应高些。 热制度根据冶炼铁种、原料、燃料条件和炉容大小而确定的炉缸应具有的温度水平称为高炉热制度。一般以铁水和炉渣的温度为代表。由于原料质量、炉容大小、冶炼铁种和操作制度不同，各个高炉的铁水和渣水的温度水平是不同的。铁水温度多在1400～1530℃之间，炉渣温度约比铁水温度高50～100℃。在一定原料和冶炼条件下，生铁含硅量([Si]％)与炉温成正比关系。炉温高则生铁含硅量高；反之，则低。以铁水和炉渣温度代表的炉温称“物理温度”，以[Si]％代表的炉温称“化学温度”。由于测量铁水和炉渣的温度比较麻烦，而生铁含硅量又是一个重要控制成分，所以高炉操作者习惯以生铁含硅量作为衡量炉温的标志。于是热制度实际上就成了高炉操作者对根据原料条件和冶炼铁种而选定的生铁含硅水平的控制。冶炼炼钢生铁时[Si]％较低，炉温较低，确定热制度时应充分考虑炉缸的“物理温度”。当原料熟料比高，还原性好时，炉缸“物理温度”高，[Si]％可确定在较低水 平，同理，当炉渣碱度较高时[Si]％也应选择低些；反之，[Si]％则选择在较高的范围。炉容太小时[Si]％应选择在较高的范围。当原料含TiO2较高时，[Si]％应控制得尽可能低些。除
1 高炉炼铁工复习题 一、填空题 1、理论燃烧温度是指参与热交换之前的初始温度。 2、下部调剂的目的是保持风口适宜的 合理、温度均匀、热量充沛稳定、炉缸活跃。 3、回旋区温度和截面积、风口沿圆周工作的均匀程度。 4、矿石的软化特性是指矿石开始软化的温度和。 5、产生煤气的是炉缸内温度最高的区域。 6、炉缸工作是高炉获得高产、优质、低耗的重要基础。 7、煤气和炉料的温差最小在10~20℃。 8 状态。 9、确定铁口合理深度的原则是炉缸内衬至炉壳厚度的倍。
1.2~1.5倍 10、高炉原料中碱金属主要以形态存在。 11、影响软熔带宽窄实质是矿石的和。 软化温度区间 12为基础来计算的。 2 13100℃使t理升 高1%t理升高 t理降低。 5℃35~40℃ 14、物料平衡计算以为依据。 能量守恒定律 15、高炉提供炉料下降空间的因素、、 直接还原耗碳渣铁排放 16的综合结果。 17 小的直接因素是和 原料条件 18
19、产生煤气的 20、高炉的热效率高达 降低燃料消耗。 75—80% 21、熔融炉渣中能吸收氧离子的氧化物称为。 22、炉料在下降过程中产生粉化现象是由于引起。 23、影响软熔带厚度的主要因素是矿石的高低和区间。 软化温度 24、。 间接观察 25、风口前每千克炭素燃烧所需风量公式(考虑湿分及富氧) 为 4.44m3风/千克炭素。 3 0 933 0 21 0 29 0 79 . . . . f BM 26、由炉料下降的力学分析可知和时下料 F越大W P·A
27、高炉内CO不能全部转变成CO2的原因是铁氧化物的 需要过量 的。 CO 28、、 炉顶压力等因素。 29 有。 蓄热能力 30 压 0.05MPa 31、砖套、砖衬、通道等 32 二 液态铁渗碳炉缸内渗碳 33、按炉渣离子理论在液态渣中能提供的氧化物是碱性物质。 O2— 34、还原1kg硅消耗的热量是还原1kg铁的倍。
高炉炼铁工复习题 一、单项选择题 1、铁水液面计操作的作用是( C )。 A．测量铁水罐液面位置B．测算实际出铁量C．满量报警 2、在炉凉情况下，铁口深度往往会变浅，铁口眼应( A )。 A．适当加大B．维持正常C．适当减小 3、焦炭灰分的主要成份是( A )。 A．酸性氧化物B．中性氧化物C．碱性氧化物 4、焦炭的反应性是指( C )的反应。 A．2C+O2＝2CO B．C+O2＝CO2 C．2C+CO2＝2CO 5、衡量出铁口维护好坏的标准是( B )。 A．铁口深度B．铁口合格率C．渣铁出尽情况 6、高温物理化学反应的主要区域在( A )。 A．滴落带B．炉缸渣铁贮存区C．风口带 7、高炉喷煤后综合焦比降低的原因是( B )。 A．煤粉的热值高B．间接还原发展C．煤气量增加D．直接还原发展8、煤气利用最差的软熔带是：( A )。 A．V形B．倒V形C．W形D．平形 9、炉渣熔化后能自由流动的温度是炉渣的( D )。 A．熔化性B．熔化温度C．黏度D．熔化性温度 10、炉凉时，渣样断口呈：（B ）。
A．玻璃状B．黑色C．灰石头状 11、焦炭在炉内大量产生气化反应的温度区间是( C )。 A．＜900℃B．900℃～1000℃C．＞1000℃ 12、铁水中硅大量被还原的区域是( B )。 A．炉缸B．滴落带C．软熔带 13、根据Fe-O相图得知，FeO实际为FexO，在＜570℃时，不能稳定存在将分解为( C )。 A．Fe2O3+dFe B．Fe3O4+Fe2O3 C．Fe3O4+αFe 14、高炉炉渣中MgO能起脱硫作用，要求MgO含量在( A )为好。 A．7～12% B．12～16% C．16～20% D．20%以上 15、高炉内还原过程( C )温度范围是间接还原与直接还原的共存区。 A．570～800℃B．800～900℃C．800～1100℃D．1100℃以上 16、从热力学Fe–O–C和Fe–O–H平衡图中可获知温度大于( C )时，H2的还原能力比CO强，反之，则相反。 A．570℃B．750℃C．810℃D．900℃ 17、以下哪几种金属元素在高炉冶炼条件下是完全不被还原的( D )。 A．Ca、Al、Si B．Mn、Co、V C．Cr、V、Ti D．Al、Mg、Ca 18、空料线停炉时，随着料面下降，煤气中CO2含量的变化规律是( D )。 A．逐渐下降B．逐渐上升C．先升后降D．先降后升 19、某高炉标准风速为151米/秒，风温1150℃，热风压力210kpa，则该高炉实际风速为( B )。 A．163米/秒B．256米/秒C．211米/秒 20、通常情况下，焦炭M40指标升高1%，高炉利用系数增加( )，综合焦比下降( )kg；M10改善0.2%，利用系数增加( )，综合焦比下降( )kg。（ A ）
《高炉冶炼操作与控制》 整理者: 王宗超（网络笔名:祺元430不锈钢供职于甬金不锈钢分公司） 一、基本信息 书名：高炉冶炼操作与控制 作者：侯向东主编 出版：冶金工业出版社 出版日期：2012年02月，1版1次 ISBN：978-7-5024-5820-1 页数：416页 开本：16开 二、内容简介 本书按照任务驱动的教学思路，详细介绍了炼铁厂装料、值班室、炉体监控、热风炉、喷煤、炉前、除尘等岗位核心工作任务的操作技术以及相关的基本原理、主要设备等方面的系统理论知识，同时配有大量的复习题与适用的技能训练项目，供学习者巩固与提高。全书理论与实践并重，融职业资格要求于项目任务之中，加强了对学习者动手能力的培养。 本书可作为高等职业技术院校冶金技术专业的教学用书，也可作为钢铁冶金企业技师、高级技师的培训教材，还可供从事炼铁生产行业的工程技术人员参考。 三、图书目录 绪论 学习目标 相关知识 0.1 高炉炼铁生产工艺流程 0.2 高炉炼铁车间平面布置 0.3 高炉冶炼产品及用途 0.3.1 生铁
0.3.2 高炉炉渣和高炉煤气 0.4 高炉生产主要技术经济指标 问题探究 技能训练 1 高炉炼铁原燃料的识别与分析 学习目标 相关知识 1.1 铁矿石 1.1.1 铁矿石的种类及性质 1.1.2 高炉冶炼对铁矿石的质量要求 1.2 熔剂 1.2.1 高炉炼铁常用熔剂 1.2.2 高炉冶炼对碱性熔剂的质量要求 1.2.3 碳酸盐熔剂直接入炉对高炉冶炼的影响1.3 辅助原料 1.3.1 金属附加物 1.3.2 洗炉剂 1.3.3 护炉含钛物 1.4 燃料 1.4.1 焦炭 1.4.2 喷吹煤粉 技术操作 任务1-1 原燃料的筛分检测 任务1-2 原燃料的质量分析 问题探究 技能训练 2 高炉基本操作制度的制定与调节 学习目标 相关知识 2.1 铁矿石的还原理论
高炉操作工题库 一、单选题 3、高炉寿命可用一代炉龄中每立方米有效容积的产铁量来表示，（ D ）吨以上称为长寿。 A、3000吨 B、5000吨 C、6000吨 D、8000吨 4、矿石品位±1％影响焦比（ B ） A、干1% B、干2% C、干3% D、干4% 5、焦炭灰分±1％影响焦比（ B ） A、±1％ B、±2％ C、±3％ D、±4％ 6、炉顶压力±10kpa影响焦比（ C ） A、±0.5％ B、±3％ C、干0.5％ D、干3％ 7、矿石软化温度愈低，初渣出现的，软熔带位置。（ C ） A、愈晚，愈高 B、愈晚，愈低 C、愈早，愈高 D、愈早，愈低 14、焦炭在炉内破碎的主要原因（ B ） A、撞击造成 B、化学反应消耗造成 C、炉料磨擦造成 D、焦炭强度差 15、高温物理化学反应的主要区域在（ C ） A、软熔带 B、风口带 C、滴落带 D、炉缸渣铁贮存区 16、燃烧带是炉缸煤气的发源地，若燃烧带减小则（ B ） A、中心气流发展 B、边缘气流发展 C、中心过吹 D、边缘不足 18、高炉炉渣三元碱度的计算公式为（ A ） A、CaO+MgO/SiO2 B、SiO2+MgO/CaO C、MgO+CaO/Al2O3 D、Al2O3+MgO/MgO 21、炉渣自由流动的最大粘度为（ C ） A、＜5Pa·s B、6—7Pa·s C、2—2.5Pa·s D、 3—5Pa·s 22、影响炉缸和整个高炉内，各种过程中的最重要因素是（ C ）A、矿石的还原 B、炉料和煤气的运动 C、风口前的焦炭燃烧反应 D、矿石的熔化 25、高炉内直接还原温度开始在（ A ） A、800—1000℃ B、高于1100℃ C、高于570℃ D、高于1500℃ 28、块状带的煤气分布取决于（ A ） A、炉料的透气性 B、炉缸煤气的初始分布 C、软熔带的煤气分布 D、焦炭的含粉率高低 31、各高炉炉缸1段的温差控制范围是（ B ） A、小于1℃ B、小于2℃ C、小于3℃ D、小于4℃ 32、各高炉炉缸2段的温差控制范围是（ B ） A、小于1℃ B、小于2℃ C、小于3℃ D、小于4℃ 47、喷煤对炉顶温度的影响是（ A ） A、提高炉顶温度 B、降低炉顶温度 C、两者都有可能 D、没有影响 48、综合冶炼强度不变，富氧（ A ） A、促进边缘气流发展 B、促进中心气流发展 C、两者都发展 D、对气流没有影响 53、下列洗炉剂中，对消除石墨碳等招至的堆积和碱性黏结物效果较好的是（ B ） A、均热炉渣 B、锰矿及含锰的洗炉剂 C、萤石或含氟矿石
学习好资料欢迎下载 四、名词解释 1．什么叫高炉炉料结构？ 答案：高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料构成中烧结矿、球团矿和天然矿的配比组合。 2．什么叫精料？ 答案：精料是指原燃料进入高炉前，采取措施使它们的质量优化，成为满足高炉强化冶炼要求的炉料，在高炉冶炼使用精料后可获得优良的技术经济指标和较高的经济效益。 3．什么叫矿石的冶金性能？ 答案：生产和研究中把含铁炉料（铁矿石、烧结矿、球团矿）在热态及还原条件下的一些物理化学性能：还原性；低温还原粉化；还原膨胀；荷重还原软化和熔滴性称为矿石的冶金性能。4．矿石还原性 答案：还原气体从铁矿石中排除与铁相结合的氧的难易程度的一种量度，是最重要的高温冶金性能指标。 5．还原性能(RI) 答案：通过间接还原途径从铁矿石氧化铁中夺取氧的容易程度。 6．低温还原粉化性能 答案：矿石在高炉内400—600℃低温区域内还原时，由于FeO还原成FeO和FeO还原成4233Fe，产生的晶形转变导致体积膨胀．粉化，称为低温还原粉化性能。 7．低温还原粉化率(RDI) 答案：高炉原料，特别是烧结矿，在高炉上部的低温区域严重裂化，粉化，使料柱空隙度降低。一般以粉化后小于3mm所占的比率作为低温还原粉化率。 8．矿石的软熔特性 答案：软熔特性指开始软化的温度和软熔温度区间(即软化开始到软化终了的温度区间)。 9．矿石的软化温度 答案：是指铁矿石在一定荷重下加热开始变形的温度。 10．还原剂 答案：就高炉冶炼过程来说，还原剂就是从铁氧化物中夺取氧，使铁氧化物中的铁变为金属铁或铁的低价氧化物的物质。 11．SFCA烧结矿 答案：SFCA烧结矿是指以针状复合铁酸钙为黏结相的高还原性的高碱度烧结矿的简称，复合铁酸钙中有SiOFeOCaO和AlO四种矿物组成，用它们符号的第一个字母组合成SFCA。33、22、212．均匀烧结 答案：是指台车上整个烧结饼纵截面左中右、上中下各部位的温度制度趋于均匀，最大限度地减少返矿和提高成品烧结矿质量。 13．球团矿的抗压强度 答案：取规定直径9(一般为12.5mm)的球团矿在压力实验机上测定每个球的抗压强度，即破碎前的最大压力，用N/个球表示。 14．硫负荷(S) 料答案：冶炼每吨生铁炉料带入硫的千克数。