高爐冶金
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-10-19
高爐冶金的實(shí)例教程
在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，高爐煉鐵又是能耗最高的環(huán)節(jié)。鋼鐵工業(yè)的節(jié)能主要包括減少浪費(fèi)和增加回收兩個(gè)方面，其中大力回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二次能源（例如副產(chǎn)煤氣等）是一個(gè)非常重要的途徑。鋼鐵生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)煤氣資源包括高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。其中高爐煤氣排放量約占64 %, 焦?fàn)t氣約占29 % , 轉(zhuǎn)爐氣約占7 %, 因此高爐煤氣的有效利用是鋼廠節(jié)能降耗的重中之重。
高爐煤氣是高爐煉鐵過程中的副產(chǎn)煤氣，是一種無色、無味、有毒的低熱值氣體燃料。主要成分為CO、CO2、N2 、H2O、及少量H2，各成分的含量與高爐所用燃料、生鐵品種和冶煉工藝密切相關(guān)，其常見的組成如表1所示。
其中最具有二次利用價(jià)值的CO含量僅為25-30%，而惰性組分CO2和N2約占70%，使得高爐煤氣的熱值很低，一般僅為730-800×4.18 KJ/Nm3左右，而燃料熱值只有達(dá)到2200×4.18KJ／Nm3左右，才能滿足工業(yè)爐理論燃燒溫度的要求。
目前，高爐煤氣的利用并不充分，大部分冶金工廠高熱值煤氣緊缺，而高爐煤氣富余，存在不同程度的高爐煤氣放散現(xiàn)象，達(dá)不到煤氣111的有效利用。很多鋼鐵聯(lián)合企業(yè)一方面在放散高爐煤氣，一方面又要購入重油、天然氣或者燒自產(chǎn)焦油等作為能源補(bǔ)充。高爐自身熱風(fēng)爐會用掉40 %～50% 的高爐煤氣, 其余大部分如果放散到大氣中，將會造成環(huán)境的污染和能源的浪費(fèi)。國家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、科委頒發(fā)的《中國節(jié)能技術(shù)大綱》中要求, 冶金重點(diǎn)企業(yè)高爐煤氣排放損失率應(yīng)為4 %以下。
因高爐煤氣中含CO量在30%以下，造成燃燒速度低、火焰長，因此高爐煤氣的理論燃燒溫度為1400~1500℃。高爐煤氣中有大量N2和CO2，其主要可燃的成份為CO、H2和CH4（含量很少），故其發(fā)熱值較低。
展開 焦炭主要用于高爐冶金，其次還用于鑄造、氣化和生產(chǎn)電石等，它們對焦炭有不同的要求，但高爐煉鐵用焦炭的要求為最高，用量也最大。
1.2.2 焦炭生產(chǎn)過程
洗煤：原煤在煉焦之前，先進(jìn)行洗選。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質(zhì)。
配煤：將各種結(jié)焦性能不同的煤按一定比例配合煉焦。 目的是在保證焦炭質(zhì)量的前提下，擴(kuò)大煉焦用煤的使用范圍，合理地利用國家資源，并盡可能地多得到一些化工產(chǎn)品。
煉焦：將配合好的煤裝入煉焦?fàn)t的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過兩側(cè)燃燒室加熱干餾，經(jīng)過一定時(shí)間，最后形成焦炭。
將爐內(nèi)推出的紅熱焦炭送去熄焦塔熄火，然后進(jìn)行破碎、篩分、分級、外運(yùn)。
1.2.3 煉焦的產(chǎn)品處理
獲得不同粒度的焦炭產(chǎn)品，分別送往高爐及燒結(jié)等用戶。 熄焦方法有干法和濕法兩種。濕法熄焦是把紅熱焦炭運(yùn)至熄焦塔，用高壓水噴淋60～90s。干法熄焦是將紅熱的焦炭放入熄焦室內(nèi)，用惰性氣體循環(huán)回收焦炭的物理熱，時(shí)間為2～4h。在煉焦過程中還會產(chǎn)生煉焦煤氣及多種化學(xué)產(chǎn)品。焦?fàn)t煤氣是燒結(jié)、煉焦、煉鐵、煉鋼和軋鋼生產(chǎn)的主要燃料。
2、干熄焦
2.1 干熄焦工藝
2.1.1 干熄焦的裝置
干熄焦的主要設(shè)備包括：電機(jī)車、焦灌車及其運(yùn)載車、提升機(jī)、裝料裝置、排焦裝置、干熄爐、鼓風(fēng)裝置、循環(huán)風(fēng)機(jī)、干熄焦鍋爐、一次除塵器、二次除塵器等。
a) 電機(jī)車與焦罐車 電機(jī)車是牽引機(jī)車，車上備有行走裝置和空壓機(jī)等，用來牽引焦罐車（或熄焦車）和開閉熄焦車車門。為確保行車安全和對位準(zhǔn)確，其剎車系統(tǒng)有三種制動(dòng)方式，機(jī)氣閥剎車、電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)制動(dòng)和電磁吸軌器，同時(shí)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)。大型干熄焦裝置一般采用旋轉(zhuǎn)焦罐，使罐內(nèi)焦炭粒度分布均勻，由于條件限制也可能采用方行焦罐。電機(jī)車與焦罐車正常情況下采用定點(diǎn)接焦方式。
展開 在國內(nèi)外的油氣管道、冶金高爐以及城市建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。
關(guān)于高爐煤氣鍋爐電除塵器裝設(shè)CO傳感器的探討
高爐煤氣作為工業(yè)鍋爐及熱電廠鍋爐燃料,已在冶金企業(yè)廣泛采用,從CO濃度爆炸極限的確定及其影響因素,爆炸條件和運(yùn)行中電除塵器入口CO濃度分析等方面,對電除塵器爆炸的可能性進(jìn)行了分析,認(rèn)為摻燒高爐煤氣燃煤鍋爐電除塵器入口安裝CO傳感器非常必要.
1、高爐煤氣及其應(yīng)用
冶金工廠有著豐富的二次能源,如高爐煉鐵過程中的副產(chǎn)品一高爐煤氣。
高爐煤氣除部分供冶金工廠自用外,以前大部分均向空排放,既浪費(fèi)能源,又污染大氣環(huán)境。
為充分利用這部分能源,許多企業(yè)相繼建起熱電廠,讓鍋爐摻燒或全燒高爐煤氣進(jìn)行發(fā)電并向工廠供應(yīng)生產(chǎn)、生活蒸汽,從而節(jié)約能源,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
高爐煤氣是一種低發(fā)熱量的氣體燃料,其著火點(diǎn)較高,約為600~660℃左右,屬較難著火的氣體燃料。它含有大量氮和二氧化碳,可燃成分主要是一氧化碳。某鋼廠、冶金廠高爐煤氣成分見表1。
成分
某鋼廠
某冶金廠
CO2/%
20.27
19.5
N2/%
55.79
55.1
CO/%
22.3
22.7
H2/%
1.07
1.8
CH4/%
0.57
0.9
高爐煤氣中的一氧化碳是一種無色無味的有毒氣體,它與人體血液中的血紅素化合力很強(qiáng),為氧的200~300倍,能從血紅素中取代氧,從而使人發(fā)生缺氧窒息致死。當(dāng)空氣中CO含量達(dá)1%時(shí)(或12.5mg/L),人吸人幾口立即失去知覺,停留1~2min即可造成致命中毒,因此,在使用CO時(shí)必須嚴(yán)防泄漏。
展開 如揮發(fā)份大于 1.9% ，則表示焦炭成熟不好，焦炭耐磨性差，使高爐透氣性差，可能引起掛料，增加吹損，破壞高爐操作制度等惡果，；揮發(fā)份小于0.5～0.7%, 則表示過火，過火焦易碎，容易落入熔渣中，造成排渣困難、風(fēng)口燒壞等現(xiàn)象，一般成熟的 冶金焦揮發(fā)份為 1% 左右。
2.5 水份（Mt）
焦炭在102～105℃烘箱中干燥到橫重后損失量即為水份。水份波動(dòng)會使焦炭計(jì)量不準(zhǔn)，從而引起爐況波動(dòng)。此外，焦炭水份提高會使 M２５偏低， M10 偏高，給轉(zhuǎn)鼓指標(biāo)帶來誤差。
3、焦炭的 物理機(jī)械性質(zhì)
3.1 篩分組成
為使高爐透氣性好，焦炭塊度要求均勻。焦?fàn)t生產(chǎn)的 焦炭通常分為＞40mm焦炭，25～40mm的 冶金焦，10～25mm的 小塊焦和＜10mm的 粉焦四級，全焦中冶金然產(chǎn)率通常為93%左右，小塊焦為2～3%，粉焦為4～5%。為鑒定焦炭塊度的 均勻性，可用篩孔為110×110、80×80、60×60、40×40、25×25和10×10mm的 一套篩子進(jìn)行篩分試驗(yàn)，冶金焦塊度的 均勻性可用下式表示：
(40～80)
K= (＞80)+(25～40)
式中(40～80)、(＞80)、(25～40)為該等級焦炭占冶金焦的 重量百分比，K值越大，焦炭塊度均勻性越好。高爐最適宜的 焦炭粒級，應(yīng)視高爐溶劑、原料情況而定。我國過去對焦炭粒度要求為：對大型高爐（ 1300～2000 立方米）焦炭粒度大于 40mm；中、小高爐焦炭粒度大于 25mm。但目前一些 鋼 廠的 試驗(yàn)表明，焦炭粒度在 40～25mm為好。焦炭塊度均勻，空隙大，阻力小，高爐爐況運(yùn)行良好。
3.2 轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)
為了試驗(yàn)焦炭的 抗碎性和耐磨性，通常采用轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)來測定。我國目前采用的 的 轉(zhuǎn)鼓由兩種，一種是大轉(zhuǎn)鼓（松格林轉(zhuǎn)鼓），另一種是小轉(zhuǎn)鼓（米庫姆轉(zhuǎn)鼓）。
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高爐冶金的最新內(nèi)容
焦炭主要用于高爐冶金，其次還用于鑄造、氣化和生產(chǎn)電石等，它們對焦炭有不同的要求，但高爐煉鐵用焦炭的要求為最高，用量也最大。
1.2.2 焦炭生產(chǎn)過程
洗煤：原煤在煉焦之前，先進(jìn)行洗選。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質(zhì)。
配煤：將各種結(jié)焦性能不同的煤按一定比例配合煉焦。 目的是在保證焦炭質(zhì)量的前提下，擴(kuò)大煉焦用煤的使用范圍，合理地利用國家資源，并盡可能地多得到一些化工產(chǎn)品。
某鋼廠、冶金廠高爐煤氣成分見表1。
冶金焦的 含硫量規(guī)定不大于 1% ，大中型高爐使用的 冶金焦含2.2 磷份（P）
焦炭中的 磷份在煉鐵中大部分轉(zhuǎn)入鐵中，生鐵含磷使其冷脆性變大，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，因采用酸性熔渣，磷難以除掉，生鐵含磷應(yīng)低于0.01～0.015%，用于平爐煉鋼時(shí)，因系堿性熔渣，磷可做燃料燒掉，煤煉焦時(shí)磷全部轉(zhuǎn)入焦炭，若要求低磷焦炭，必須控制焦炭含磷，我廠對磷不做要求。
冶金焦的 含硫量規(guī)定不大于 1% ，大中型高爐使用的 冶金焦含2.2 磷份（P）
焦炭中的 磷份在煉鐵中大部分轉(zhuǎn)入鐵中，生鐵含磷使其冷脆性變大，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，因采用酸性熔渣，磷難以除掉，生鐵含磷應(yīng)低于0.01～0.015%，用于平爐煉鋼時(shí)，因系堿性熔渣，磷可做燃料燒掉，煤煉焦時(shí)磷全部轉(zhuǎn)入焦炭，若要求低磷焦炭，必須控制焦炭含磷，我廠對磷不做要求。
冶金焦的 含硫量規(guī)定不大于 1% ，大中型高爐使用的 冶金焦含2.2 磷份（P）
焦炭中的 磷份在煉鐵中大部分轉(zhuǎn)入鐵中，生鐵含磷使其冷脆性變大，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，因采用酸性熔渣，磷難以除掉，生鐵含磷應(yīng)低于0.01～0.015%，用于平爐煉鋼時(shí)，因系堿性熔渣，磷可做燃料燒掉，煤煉焦時(shí)磷全部轉(zhuǎn)入焦炭，若要求低磷焦炭，必須控制焦炭含磷，我廠對磷不做要求。
焦炭質(zhì)量要求
8.1焦炭水分（Mt）
作為冶金焦炭供給高爐煉鐵生產(chǎn)，焦炭水分波動(dòng)主要是給高爐入爐焦炭重量的稱量造成誤差，帶來爐況波動(dòng)，焦炭水分過大還會將焦粉帶入高爐使高爐冶煉時(shí)透氣性不好，所以保持焦炭水分穩(wěn)定能為高爐爐溫穩(wěn)定創(chuàng)造條件，一般濕熄焦要求焦炭水分控制在4—6%。
國家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、科委頒發(fā)的《中國節(jié)能技術(shù)大綱》中要求, 冶金重點(diǎn)企業(yè)高爐煤氣排放損失率應(yīng)為4 %以下。
因高爐煤氣中含CO量在30%以下，造成燃燒速度低、火焰長，因此高爐煤氣的理論燃燒溫度為1400~1500℃。高爐煤氣中有大量N2和CO2，其主要可燃的成份為CO、H2和CH4（含量很少），故其發(fā)熱值較低。
冶金焦的 含硫量規(guī)定不大于 1% ，大中型高爐使用的 冶金焦含2.2 磷份（P）
焦炭中的 磷份在煉鐵中大部分轉(zhuǎn)入鐵中，生鐵含磷使其冷脆性變大，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，因采用酸性熔渣，磷難以除掉，生鐵含磷應(yīng)低于0.01～0.015%，用于平爐煉鋼時(shí)，因系堿性熔渣，磷可做燃料燒掉，煤煉焦時(shí)磷全部轉(zhuǎn)入焦炭，若要求低磷焦炭，必須控制焦炭含磷，我廠對磷不做要求。
冶金焦的 含硫量規(guī)定不大于 1% ，大中型高爐使用的 冶金焦含2.2 磷份（P）
焦炭中的 磷份在煉鐵中大部分轉(zhuǎn)入鐵中，生鐵含磷使其冷脆性變大，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，因采用酸性熔渣，磷難以除掉，生鐵含磷應(yīng)低于0.01～0.015%，用于平爐煉鋼時(shí)，因系堿性熔渣，磷可做燃料燒掉，煤煉焦時(shí)磷全部轉(zhuǎn)入焦炭，若要求低磷焦炭，必須控制焦炭含磷，我廠對磷不做要求。
在國內(nèi)外的油氣管道、冶金高爐以及城市建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。
