高炉富氧喷煤学习材料.docx

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高炉富氧喷煤学习材料

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高炉富氧鼓风的特点和作用

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。

富氧的目的原先主要为提高风中含氧，强化高炉冶炼，后来由于喷吹燃料技术发展，高炉喷吹的天然气、重油或煤粉量过大时，导致高炉理论燃烧温度过度下降，使高炉过程困难，同时也难于继续提高喷煤量。

而高炉富氧之后，可以相应提高理论燃烧温度，提高反映区的氧化气氛，形成富氧喷吹技术，特别是富氧喷煤技术，更适合国内的实际。

现在国内高炉喷煤量已普遍达到100kg/t，而宝山高炉达到200kg/t的国际水平，还有一大批高炉煤比超过了150kg/t，从高炉喷吹煤粉的实践可知道，在无富氧的条件下，煤比一般能达到100kg/t，个别可达到120kg/t，若想达到更高的水平必须配备富氧，否则将导致高炉喷煤置换比降低。

目前国内高炉富氧一般在1—3%的水平，个别可能高些。

国外有的国家电力充足，富氧可达到10%，甚至更高。

敬业高炉这次富氧仍然是用炼钢余氧，但更大的目的在强化高炉冶炼，多出铁，当然也应相应提高煤比，所以一旦富氧，立即达到较高水平，富氧率达到2-3%，没有多余的实践时间，更要求预先能掌握较多的富氧喷煤知识。

一、氧气的特点和制备方法

氧气是自然界一种普通重要的物质元素，存在于大气中，存在于水中，存在于地壳的各种氧化物中，是人类生存的必备条件，也是自然界变化的必备条件。

氧气和自然界的其他物质一样，有三种存在状态，一般为气态。

在温度高于-183℃其为气态，无色透明，比重为1.429g/cm3。

温度在-183℃—-219℃之间其为兰色的液体，当温度低于-219℃时，其为淡兰色的固体。

就像水蒸气、水和冰一样。

氧元素在元素周期表中处在第二周期，第Ⅵ族。

原子序号为8，原子量为16，其原子核有8个质子和8个中子，核外有8个电子绕核旋转，电子层为2层，第一层有2个电子（饱和时为2个）第二层为6个电子（饱和时为8电子）因此极需从别处拉过2个电子，使外层电子饱和、稳定。

在一定的条件下，极易和其他物质产生化合反应，生成相应的氧化物，co、co2、h2o、……。

其中应特别注意的是co和co2。

任何氧化物或其他化合物的分子，随温度升高，原子间的结合力变弱，即容易将其原子分开。

唯co和co2完全相反，随温度升高，其原子结合更牢固。

因此不论焦炭也好，煤粉也好，虽然其燃烧是放热反应，随环境温度升高，其反应越激烈，这就是在高炉喷吹煤粉和其他碳氢化合物时，要求提高风温的原因。

正常状态下，高炉的燃烧反应是在大气中的氧和燃料中的碳之间发生的，大气中参与反应的o2仅占21%，其余79%是n2和其他少量元素，实际不参与化学反应，只有温度的变化，因此高炉内的实际燃烧反应化学式应为：

2c+o2+79n2/21=2co+79n2/21+2340千卡/千克碳

如果鼓风中o2由21%升高到25%，其燃烧反应式为：

02c+o2+79n2/21=2co+79n2/21v物=129.07升

12c+o2+78n2/22=2co+78n2/21v物=124.22升

22c+o2+77n2/23=2co+77n2/21v物=119.79升

32c+o2+76n2/24=2co+76n2/21v物=115.73升

42c+o2+75n2/25=2co+75n2/25v物=112.00升

式中可见，当鼓风中的氧由21%上升到25%时，虽然燃烧同样的碳，产生同样的热量，但燃烧产物的体积下降了13.23%，这样就便于高炉强化。

初期用氧就是为高炉强化冶炼的。

富氧率提高之后，燃烧产物减少，带到上部去的热量也少了，高炉热量集中在下部区域，产生下热上凉现象。

而高炉喷煤多，理论燃烧温度下降多，高炉产生下凉上热现象，如果两者适当配合，使高炉内的温度分布趋于均匀，有利于整个高炉冶炼过程的进行。

氧气制备在实验室用含氧化合物分解制备。

工业上一般采用分馏法制备，由于当初冶金工厂的氧主要为炼钢转炉准备的，转炉要求氧纯度达到99.5%以上，而高炉用氧对纯度要求不严。

制备高纯度的氧能耗大，合理的方案应该单为高炉配备制氧机，现在国内已有个别厂用变压吸附的方式为高炉配备了制氧机。

天津铁厂用液氧压缩技术，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2019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2019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，用6号调压阀组控制氧气压力，为0.8mpa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、2019、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