富氧对高炉冶炼的影响
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,,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。
富氧和富氢对高炉内部冶炼特征影响规律的数值模拟
富氧和富氢对高炉内部冶炼特征影响规律的数值模拟目录一、内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 高炉中的氧与氢 (4)1.3 数值模拟方法概述 (5)二、实验设计和方法 (6)2.1 富氧和富氢处理对高炉内部环境影响的假设 (7)2.2 数学建模和物理模型定义 (8)2.3 模拟软件与数值方法介绍 (9)2.4 输入参数和边界条件设定 (10)2.5 计算模型验证与精确度检查 (11)三、数值模拟结果分析 (12)3.1 富氧条件下高炉内部气体成分分布 (13)3.2 富氢条件下高炉内部气体成分分布 (15)3.3 温度场和流场在各种条件下的变化 (16)四、结果讨论和对比分析 (17)4.1 不同条件对冶炼效率的影响 (18)4.2 能量利用率与烟气处理 (19)4.3 环境友好性分析 (20)五、富氧和富氢优化策略 (21)5.1 富氧条件下优化策略的探讨 (23)5.2 富氢条件下优化策略的探讨 (24)5.3 综合富氧与富氢效果 (25)六、结论与展望 (26)6.1 结论概要 (27)6.2 研究局限及未来研究方向 (28)一、内容概要本数值模拟研究旨在深入探讨富氧和富氢在高炉内部冶炼过程中的作用及其对冶炼特征的影响规律。
通过构建数学模型，结合实验数据和实际操作经验，系统地分析了富氧和富氢浓度、添加方式以及操作参数等因素对高炉冶炼过程的影响。
研究过程中，我们首先定义了高炉内部的关键变量，如温度、压力、气体成分等，并建立了相应的数学表达式来描述这些变量的变化规律。
利用先进的数值模拟技术，对不同富氧和富氢浓度下的冶炼过程进行了模拟计算。
通过对比分析富氧和富氢单独作用以及联合使用时的冶炼效果，我们发现富氧能够显著提高炉内温度和气体还原度，促进矿石的还原和渣的优化；而富氢则在降低炉内温度的同时，提高了气体的还原性和炉料的透气性。
我们还探讨了富氧和富氢的添加方式以及操作参数对冶炼效果的影响，为优化高炉冶炼工艺提供了理论依据。
高炉富氧后的特征
o高炉富氧： 1，提高理论燃烧温度 2，煤气量减少，因为富氧多了，相应的进入的空气含量降低，氮气减少3，间接还原基本不变 4，煤气发热值高间接还原基本不变：富氧提高的话，氮气变少，一氧化碳变多，煤气量多，CO浓度对氧化铁还原的影响是递减的；而且由于富氧后间接还原温度场分布改变，富氧后因常量提高，使炉料在间接还原区停留时间缩小，这两方面都不利于间接还原反应的进行。
富氧量超过一定限度，风量降幅太大，导致进入高炉内热量减少，影响炉料的加热还原，提高焦比。
高炉喷煤：（高炉喷煤后压差总是升高）1，煤气量和鼓风动能增加 2，间接还原反应改善，直接还原降低3，理论燃烧温度降低，中心温度升高 4，料柱阻损增加，压差升高5，热补偿 6，热滞后时间 7，冶炼周期延长煤粉在风口前和风口内就形成高速气流，增加煤气量，同时热滞后时间，煤粉初期吸热分解，直至新增加的煤粉燃烧所产生的热量蓄积和她带来的煤气量和还原性气体浓度的改变，而改善矿石的加热和还原的炉料下降到炉缸后，才开始提高炉缸温度，我靠，真TMD慢啊2未燃烧煤粉在高炉的行为：参加碳的气化反应生铁渗碳混在渣中影响渣的黏度和流动性沉积在软溶带和料柱中恶化透气性随煤气逸出炉外附录：理论燃烧温度—如果在保持定压或定容的条件下，燃料在给定的过量空气中完全燃烧，并且燃烧过程中燃烧反应系统和外界完全绝热，没有任何热量散失，则燃烧生成物所达到的温度，称为理论燃烧温度。
这个温度也是所给条件下燃料燃烧可能达到的最高温度。
理论燃烧温度的计算按定压燃烧的能量转换关系式，有Q p＝H P－H R当定压燃烧系统和外界完全绝热时，Q p＝0，由上式可以得到H P＝H R这就是说，在绝热条件下进行定压燃烧时，随着全部反应物本身发生化学变化转变成生成物，反应物的焓也全部转变成生成物的焓。
根据焓和温度的关系，就可按照生成物的焓值确定定压燃烧系统的理论燃烧温度。
同样地，对于在绝热条件下进行的定容燃烧过程，可以按照定容燃烧的能量关系式Q V＝U P－U R考虑到Q V＝0，即可得到U P＝U R这就是说，根据热力学能和温度的关系，就可按照生成物的热力学能的数值，确定定容燃烧系统的理论燃烧温度。
吸附制氧及机前富氧在炼铁高炉的研究与应用
吸附制氧及机前富氧在炼铁高炉的研究与应用摘要：针对目前广泛应用的高炉机后富氧方式存在的电能消耗过度问题，本文介绍了变压吸附制氧的原理、优点及机前富氧的概念、优点，给出了变压吸附制氧与机前富氧相结合应用于高炉富氧的技术方案，机前富氧在应用时需要考虑的安全措施，既减少了深冷空分制氧的氮气过量问题及现有机后富氧氧压机电能浪费。
关键词高炉富氧机前富氧变压吸附制氧高炉富氧是指在高炉冷风中加入一定量的纯度较高的氧气，使冷风中的氧浓度升高，从而提高高炉的冶炼强度，增加高炉铁产量。
高炉以提高富氧率作为高炉提产增效降低成本为重要手段。
由于公司配套深冷空分制氧产量不能满足高炉大量、稳定富氧生产的需要，鉴于高炉富氧氧气纯度要求不高的特点，通过对比深冷制氧及变压吸附制氧的介质平衡投资效益分析拟采用变压吸附制氧方式为高炉提供氧气。
为了节省氧压机电耗，拟采用鼓风机前管道混氧方式。
该套系统直接提高电拖风机冷风含氧量。
同时作为企业氧气供应的调节器，如深冷空分产氧气有余量或不足时，真空变压吸附制氧装置可随时启停来控制增减产量为高炉提供氧气。
1 变压吸附及高炉机前富氧优点1. 1 变压吸附制氧变压吸附制氧的基本原理：原料空气经罗茨鼓风机进口过滤器去除杂质后进入鼓风机，被鼓风机增压后，通过管道和气动切换阀门进入吸附剂床层，原料空气中的水分和二氧化碳被底部的PU-8/TS吸附剂吸附，净化后的空气在吸附器内继续上升，经过PU-8制氧吸附剂的过程中氮气逐渐被吸附，从而在吸附器顶部富集到氧气。
产品氧气从吸附器顶部流出后，进入氧气缓冲罐，供用户使用。
为了连续获得氧气，一般设两个或两个以上的吸附器，一个吸附器在较高压力下吸附空气中的氮气，从吸附器出口端获得产品氧气；其他的吸附器在较低压力下解吸或升压，以便在下一个周期内吸附原料空气中的氮气。
几个吸附器轮流切换，从而达到连续产氧的目的。
1. 2 高炉机前富氧高炉富氧方式根据氧气混入高炉冷风的位置不同，分为机前富氧和机后富氧。
大富氧技术在高炉冶炼中的应用与效益分析
管理及其他M anagement and other摘要：大富氧技术是一种在高炉冶炼中应用的先进技术，通过增加炉内氧气浓度来提高燃烧效率和炉渣性能，从而提升高炉冶炼效率和环境保护水平。
在高炉炉缸内，大富氧喷吹系统的设计和布置对燃烧过程、高炉温度和炉渣性能产生影响。
在高炉炉外，大富氧预处理系统的设计和运行对炉料性能和冶炼过程有影响。
大富氧技术的应用可以提高高炉冶炼效率、改善燃烧效率和炉渣性能，提高产量和质量，同时减少烟气排放、处理固体废弃物，降低能源消耗，对环境保护有积极贡献。
未来的研究方向应该是提高大富氧技术的稳定性和可靠性，优化喷吹系统和预处理系统的设计，进一步提高高炉冶炼效率和环境保护水平。
关键词：大富氧技术；高炉冶炼；实践应用；效益分析高炉冶炼是钢铁生产过程中的关键环节，其效率和质量直接影响着钢铁产品的生产成本和市场竞争力。
随着社会经济的发展和环境保护意识的提高，对高炉冶炼过程中的能源消耗和环境污染问题的关注日益增加。
因此，寻找一种能够提高高炉冶炼效率、降低能源消耗和减少环境污染的技术变得尤为重要。
1 大富氧技术的原理与特点1.1 大富氧技术的基本原理大富氧技术是一种在高炉冶炼过程中利用高浓度富氧气体进行燃烧的技术。
其基本原理是通过将空气中的氮气部分或全部替换为富氧气体，提高燃烧过程中氧气的浓度，从而增加燃烧反应的速率和效率。
在高炉冶炼中，大富氧技术主要应用于燃烧炉顶煤气和煤气发生炉燃烧过程中，通过富氧气体的使用，实现高炉内燃烧过程的强化和优化。
1.2 大富氧技术的特点及优势（1）提高燃烧效率。
富氧气体中氧气的浓度高于空气中的氧气浓度，使得燃烧反应更加充分，燃烧效率得到提高。
（2）减少燃料消耗。
由于燃烧反应更加充分，燃料的利用率提高，燃料消耗量减少。
（3）降低燃烧产物中的氮氧化物排放。
富氧气体中氮气的含量较低，燃烧过程中产生的氮氧化物排放量相对较少。
（4）减少炉渣量和炉渣碱度。
富氧气体的使用可以减少燃料中的灰分含量，降低炉渣量和炉渣碱度，有利于高炉冶炼的稳定进行。
富氧在冶炼行业的作用和纯度关系
富氧在冶炼行业的作用和纯度关系
氧气不仅有助燃的作用，而且可以起到节能减排的，增产增效的作用
1、钢铁行业
1.1、电弧炉：电弧炉炼钢需要最低93%纯度的氧气
1.2、高炉富氧：高炉富氧可以提高煤比，降低焦比，这样可以降低炼铁过程中的焦炭成本。
富氧每增加1%，产量增加3%，每吨铁增加喷煤20Kg
2、有色冶炼行业和窑炉
2.1、提高炉温，提高熔炼率，主要是降低了每炉冶炼的时间。
2.2、减少氮气进入量，减少氮氧化物排放量，这点可以参考锅炉的做法（如果一味的在空气中增加氧气含量，就会造成炉温过高，同
样增加氮氧化物产生，这里可以将烟气回收与空气掺和后进入冶炼炉）
3.、化工
提高效率，降低消耗，降低排放。
对高炉富氧鼓风的几点认识
对高炉富氧鼓风的几点认识（刘卫国）1、概述富氧鼓风一种高炉强化冶炼技术。
在高炉大气鼓风中加入工业氧，以提高鼓风含氧浓度，强化风口区燃料燃烧，从而提高生铁产量。
1913年比利时乌格尔厂第一次进行了高炉富氧鼓风试验，鼓风含氧增加到23%，产量提高12%，焦比降低2.5%~3%。
60年代以来，随着高炉喷吹燃料技术的发展，我国鞍山钢铁公司、马鞍山钢铁公司、上海钢铁厂等先后在高炉上采用富氧鼓风。
2、富氧对高炉生产的影响2.1 对高炉内热平衡的影响单位碳素燃烧生成的热量升高，高炉内气固相比减少，因此炉缸热状态好转、炉缸和炉腹下部温度升高，煤气量减少，风口前理论燃烧温度上升。
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。
炉腹下部、炉缸温度上升，对硅、锰等一些难还原元素十分有利，因此适宜于冶炼锰铁、硅铁等铁种。
2.2 对回旋区的影响高炉一般通过控制风速和鼓风动能来稳定回旋区的形状，达到稳定煤气流的目的。
首先在风量不变时，随鼓风中含氧量增加，炉腹煤气量时逐渐增加的，为保证炉况顺行，应控制好炉腹煤气量和炉腹煤气流速。
因此在大量富氧时，应适当减少入炉风量。
其次是富氧使炉缸的煤气量减少，炉缸温度上升。
这两方面的原因导致高炉富氧后的回旋区缩短，使煤气流的初始分布趋向于边缘。
故富氧后要调整布料制度以维持合理的煤气流分布。
2.3 对料柱透气性的影响富氧后，炉缸煤气体积少，煤气对炉料下降的阻力也减少，但是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，大大的降低了料柱透气性。
2.4 对燃料比的影响A、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，有利于降低燃料比。
高炉富氧对炉身上部的影响
态变化进行 了 探讨。重点集 中在高富氧情况下炉身上部煤气加热炉料的能力不足的问题 。热 流比（ ／ （ 【 ， ） 升高的明显特征是炉顶温度的急剧 下降， 热滞 区不复存在引起炉况失常， 低燃料 比高炉 更要 当心 ， 大 高炉的 实绩进 一步证 明 了这一 点。
关键 词 ： 高 炉 ；富氧 ；热流 比 中图分 类号 ： Ｔ Ｆ ５ ３ ８ ． ５ 文 献标 志码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ ８— ０ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ５— ０ ０ ７ ０— ０ ４
ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｃ ｌ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎａ ｒ ｃ ｅ ｔ ｏ ｐ．Ｎｏ ｌ ｏ ｎｇ ｅ ｒ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｈ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｕｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｕ ｅ ｌ ｒ ａ ｔ ｅ ｍｕ ｓ ｔ ｂ ｅ ｍｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｒ ｅ ｆ ｕ １ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｂｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐｏ ｉ ｎ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｎａ ｒ ｃ ｅ；ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｅ ｎ ｒ ｉ ｃ ｈ ｍｅ ｎ ｔ ；ｈ ｅ ａ ｔ ｌｏ ｆ ｗ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
空气预热 燃 烧 热 风 炉 ， 使 火 焰 温 度 达 1550 ～
高发热值燃料 1700℃
对
策
结构
热风炉结构能承受高 温
材质（钢、耐火材料） 热风阀
喷煤对高炉冶炼的影响
a. 风口前燃料燃烧的热值↓
b.扩大燃烧带 c.风口前理论燃烧温度 ↓ d.直接还原度↓ e. 煤气阻力损失（△P）↑ g.存在热滞后现象
富氧对高炉冶炼的影响
往高炉鼓风中加入工业氧气
富氧对高炉冶炼的影响
a. 提高产量 每富氧1％增产3～5％ b. 提高t理 每富氧1％, t理↑45～50℃ (炉缸煤气量↓所致) c. 燃烧带有缩小的趋势 (N2↓, t理↑→加快碳的燃烧过程) d. 高温区下移，炉身、炉顶温度↓（煤气量↓所致）
e. 直接还原度略有升高
对于不喷吹燃料的高炉 加湿鼓风不失为一种调剂炉况的手段
喷吹煤粉 高风温 高压操作 富氧鼓风
t理
↓
↑
—
↑
t顶
↑
↓
—
↓
rd
↓
↑
↓
↑
△P
↑
↑
↓
↑
高压操作对高炉冶炼的具体影响
(1)燃烧带减小 (2)对还原的影响(rd↓，[Si]↓) (3)料柱阻力损失△P↓ (4)大幅度减少炉尘吹出量
(5) 降 低 焦 比
f.炉内温度场变化
高温区 上移
原因
炉身温度 炉顶温度
略有上升 → W气 ↑所致 W料
炉缸温度 趋于均匀
炉缸边缘温度↓ → 风口理论燃烧温度下降所致
炉缸中心温度↑ → 煤气穿透能力增强所致
（煤气量、煤气含氢、鼓风动能↑）
影响喷煤置换比的因素
·煤粉含C量和含H2量 ·煤粉燃烧率 ·炉况顺行程度 ·有否有补偿手段
一、高风温对高炉冶炼的影响
1) 风口前燃烧C量减少
2) 高炉内温度场发生变化
炉缸温度↑ 炉身上部和炉顶温度↓ 中温区（900～1000℃）略有扩大
3) 直接还原度略有升高 4) 炉内压损△P↑ 5) 有效热消耗减少
6) 改善生铁质量
高风温的获得
☆高炉煤气发热值较低：3200～3800kJ/m3
☆获得高风温的设备因素受限制
最大特征――节省燃料消耗
脱湿减少了水分的分解耗热 通常脱湿1％，可降低焦比约8kg
鼓风加湿?
采取
（有争论）
鼓风脱湿?
喷煤高炉→脱湿鼓风
◎节省湿分的耗热以弥补喷煤分解耗热 （将湿分分解消耗的热量节省下来用
于喷煤更合算）
◎可以消除大气湿度波动的影响
不喷煤高炉 → 加湿鼓风
·鼓风含氧量增加，冶强↑；焦比不变时，产量↑。 ·充分利用高风温（水分耗热，为高风温创造了条件）。 ·H2浓度↑，有利间接还原，rd↓。 ·消除大气湿度波动对高炉炉况的影响 ·可减少单位碳量在风口燃烧所需风量→煤气量↓，△P↓ ·保持△P一定时，可加风，冶强↑，产量↑
影响高炉接受煤粉喷吹量的因素
· 高炉精料水平（炉内透气性） · 炉缸热量水平（炉内热补偿） · 煤粉理化特性（炉内燃烧率） · 喷煤的均匀性（喷吹设备）
喷煤的t理不足由富氧弥补
富氧的煤气量不足由喷煤补偿
喷煤的燃烧率由富氧来提高
高炉鼓风富氧 制氧技术是关键
生产纯氧电耗高，故纯氧的价格高 开发生产低成本的、含氧60％左右
的高炉用氧技术 是一个具有重大意义的研究课题
新技术动向――氧气高炉
6.3.5 综合鼓风
鼓风湿度调整＋富氧鼓风＋高风温＋高压操作＋喷煤
综合鼓风
1．鼓风湿度调整
(1) 加 湿 鼓 风 在鼓风中加入水蒸气以提高鼓风湿度
通常水蒸气在冷风管道中加入
最大特征――强化高炉冶炼
干风含氧量21％ 水蒸气含氧量50％ 单位体积的水蒸气比干风含氧高1.38倍
鼓风中湿度增加1％（8g/m3）， 在焦比不变时，产量可提高1.38％
(2) 脱 湿 鼓 风 把鼓风中的水分脱除一部分 使鼓风湿度保持在低于大气湿度的稳定水平 通常用氯化锂作脱湿剂吸收鼓风中水分， 或用冷却法脱除鼓风中水分。
(尽管CO↑ → rd↓ ，但是：炉身温度↑ → rd↑； I↑→ 停留时间↓ → rd↑
富氧与高风温的异同
富氧：热收入减少
一方面不带入热量 另一方面风量↓
t理 富氧 ↑ 高风温 ↑
携带热量 热收入 T顶
无
↓
↓
有
↑
↓富氧Biblioteka 喷煤相结合对于 扩大喷煤量 增加富氧量 均有好处
富氧的热量不足由喷煤补偿