蒸汽鼓风也叫加湿鼓风。是一种往高炉鼓风中加入水蒸气以提高和稳定鼓风湿度的技术,是
高炉强化冶炼技术之一。蒸汽鼓风是在冷风总管上加入一定量的水蒸汽,经热风炉后送入高炉。由于大气中的湿度在不同季节和昼夜之间都是有波动的,为了稳定入炉鼓风的湿度和温度水平,通常利用自动检测大气湿度的仪器自动调节加湿量大小。
介绍
20世纪60年代,我国各地高炉在未喷煤条件下,针对高炉风温使用水平较低、炉况不顺等难题,多数采用了蒸汽鼓风工艺,提高了风温,增加了下部调剂手段,炉况顺行良好,保持了高产稳产。随着喷煤技术的发展,喷吹燃料对炉温的调节作用逐渐取代加湿,而富化煤气的作用胜于加湿。为保证有限的风温用于提高喷吹率,鼓风加湿逐渐被停止。实践证明,在全焦冶炼或短时间停止喷煤的情况下,蒸汽鼓风调剂仍发挥着应有的重要作用。
高炉蒸汽鼓风应具备的条件
每立方米风中增加1g湿度平均需要6℃风温来补偿,所以蒸汽鼓风可为使用高风温创造条件。另外,蒸汽鼓风主要是用湿度调节炉温,促进炉况稳定顺行,并不是湿度越大越好。努力的方向是通过蒸汽鼓风提高高炉接受高风温的能力,以便充分发挥高风温的作用。所以,
高炉喷吹燃料时通常停止蒸汽鼓风。
工艺流程
蒸汽鼓风是在冷风总管上加入一定量的水蒸汽,经热风炉后送入高炉。由于大气中的湿度在不同季节和昼夜之间都是有波动的,为了稳定入炉鼓风的湿度和温度水平,通常利用自动检测大气湿度的仪器自动调节加湿量大小。另外因计划检修或炉况需要,需要长时间停止加湿,这时由于水蒸气冷凝成水,管道里积存大量水,而系统再次投入使用时,瞬间向高炉鼓入大量水,会造成风压急剧爬升,引起炉况的波动。因此,使用前增加了排水操作。
蒸汽鼓风对高炉的影响
促进了炉况顺行
高炉在1000℃以上高风温又不喷吹燃料时,蒸汽鼓风可以促进炉况的顺行因H2O分解吸收热量,可以降低燃烧带焦点的温度,使炉缸半径方向的温度分布趋于合理,降低下部压差,减少SiO挥发,有利于消除高风温或炉热造成的难行。蒸汽鼓风后扩大了风口前的燃烧带,使中心气流有所发展。另外蒸汽鼓风后,因H2O分解后H2含量增加,可以提高煤气的还原能力和降低煤气粘度,使炉渣中FeO含量减少,成渣带下移。
蒸汽鼓风对高炉顶温有明显影响,在同样炉温并保持理论燃烧热温度不变的情况下,随着加湿量的增加,顶温下降但并不成比例关系。另外,加湿后,冶炼强度升高,产量高,减少吨铁热损失,煤气带走热量少,顶温降低。
对焦比的影响
在同样的原燃料条件下,高炉蒸汽鼓风后,通过风温提高带入的热量总是高于鼓风中水分分解所消耗的热量,同时鼓风中水分分解放出的H2,一部分参加还原,还原放热又可以加热矿石,利于降低焦比;另外蒸汽鼓风后,炉缸煤气中的H2和CO总浓度提高,有利于改善煤气还原能力,增加矿石的间接还原,由于蒸汽鼓风后,湿度作为调节炉温的手段可促进炉况顺行,鼓风中水分分解生成的O2又可以提高冶炼强度,因而提高产量,减少吨铁的热损失,从而降低焦比。
对恢复炉况的影响
蒸汽鼓风对鼓风动能无影响,但有改变炉缸截面热量分布的作用,即增加湿度可以促使炉缸热量和温度分布均匀,但在炉缸热量不足的情况下,禁止使用。合理运用蒸汽鼓风有利于计划检修炉况的快速恢复,根据炉温基础以及热量水平,当风压高时,可适当加湿有利于降低下部压差,利于高炉快速加风,尤其当炉温向热时,加湿能够减缓炉温向热时造成的难行,有利于轻负荷料的过渡,减少对炉况的影响,使高炉接受高风量,促进炉况的恢复。
其它影响
从煤气成分看,加湿后煤气中H2含量增加1%~1.5%,煤气中水分比不加湿前增高,净煤气管道外排水量也比以往大。所以蒸汽鼓风对管道及阀体的腐蚀也进一步加大。此外冷风管道及热风炉各个阀体也由于空气湿度加大而受到腐蚀。
应用
由于蒸汽鼓风具有稳定炉况,调节炉温和强化高炉冶炼的作用,所以自1927~1928年涅姆佐夫(А.В.Немцов)首先在前苏联斯大林钢厂高炉试验取得显著效果以来,便逐渐得到推广。1937年在前苏联马格尼托哥尔斯克钢厂和库兹涅茨克钢厂,1939~1940年在新利佩茨克冶金工厂等先后进行了加湿16~32g/m的生产试验,并相应提高了风温,结果,高炉产量提高10%~15%,焦比降低1.5%~3.4%。中国高炉蒸汽鼓风技术最早于1952年在
鞍山钢铁公司、本溪钢厂等推行,1954年
首都钢铁公司等厂积极采用,均收到良好效果。1959年,中国化工冶金学家叶渚沛提出了“三高”理论,即把高压操作(顶压2atm≈0.2MPa),高风温(1250℃)和高蒸汽(10%H2O)技术结合起来强化高炉冶炼。在50~60年代,蒸汽鼓风技术已成为世界各地强化高炉冶炼的重要手段之一。进入70年代以来,由于
高炉喷吹燃料技术的发展,喷吹燃料对炉温的调节作用可以取代加湿,而富化煤气的作用胜于加湿,为了保证有限的风温用于提高喷吹效率,所以在喷吹燃料的高炉上,一般都停止了加湿。但在停喷燃料进行全焦冶炼时,蒸汽鼓风仍发挥着其应有的作用。