高炉富氧对高炉的影响

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。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。

高炉富氧鼓风的特点和作用[文秘家园-www,https://www.360docs.net/doc/9512953149.html,,找范文请到文秘家园]

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：

0 2C+O2+79N2/21=2CO+79N2/21 V物=129.07升

1 2C+O2+78N2/22=2CO+78N2/21 V物=124.22升

2 2C+O2+77N2/23=2CO+77N2/21 V物=119.79升

3 2C+O2+76N2/24=2CO+76N2/21 V物=115.73升

4 2C+O2+75N2/25=2CO+75N2/2

5 V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。

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2003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。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2500 m3/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<0.5 mpa或>0.9mpa，即自动关闭，也可根据管网实际情况作调整。另外，当高炉冷风压力<0.13mpa（小高炉<0.08mpa）快速切断阀10号（21号）也自动关闭。

在总系统中来氧压力为1.6mpa，当其降低到1.0mpa，说明供氧系统故障，立即关闭5号阀，支系统关闭10号（21号）阀，充N2，隋化、保压，迅速联系，查明原因，决定如何继续处理。

5、高炉确定操作氧气阀门负责人，未经负责人指派，其他人员不可操纵氧气有关阀门，防止发生意外。