重钢4号高炉冷却状况分析

　　1刖言重钢4号高炉第4号代炉役始于1996年初，大修时对炉体冷却设备和炉衬在材质和结构上都作了很大改进，炉体冷却设备采用全冷却壁结构，即炉底、炉缸采用光面冷却壁，炉腹至炉身中部采用镶砖冷却壁结构高炉下部采用自焙碳砖炉缸及自焙碳砖一一高炉粘土砖综合炉底结构，炉腹至炉身下部采用微孔铝碳砖，炉底、炉身上部及炉喉至炉身上部及炉喉钢砖以下的部位采用高炉粘土砖。但自本次大修投产二年多来，4号高炉一直处于炉况不顺、低产高耗的状态下，各项生产指标都很不理想为了摸清高炉各部位冷却状况及热流强度，对高炉各部位冷却器的冷却水量和水温差进行测定，计算出高炉各部位热流强度，分析讨论了高炉冷却制度特征和高炉冷却制度管理上的经济效益。

　　4号高炉各部位冷却水量及水温度测定高炉各部位冷却器冷却水量测定用秒表和容积容量法，冷却水温度用数字显示温度计测定表1重钢4号高炉各冷却部位冷却水量、冷却水温差及热负荷测试结果冷却部位冷却器冷却水/冷却水冷却器冷却水温度/C热负荷/热负荷所占部位段数类型所占比例进水出水温差比例/%炉底一段冷却壁二段炉缸三段冷却壁四段炉腹腰五段冷却壁六段七段炉身中、八段冷却壁下部九段十段炉身上部支梁式水箱风口风口水套渣口渣口水套喷吹口喷吹口水套总计重钢4号高炉各冷却部位冷却水量和冷却水温差测试结果及根据测定的冷却水量和水温差计算出各部热负荷及所占百分比见表1为了比较，对3号高炉五段的各冷却器的冷却水量及水温差也进行了测定3号高炉五段部位及五段各冷却器名称与4号高炉相同3重钢4号高炉冷却制度特征3.1冷却水量分布规律重钢4号高炉总冷却水量为695.为16689.6t/d，以日产铁850t计，平均每吨生铁耗冷却水量为19.635t水从分布看，炉底至炉缸，即1~段的冷却水量占23.6%；炉腹炉腰即第5~7段冷却水量占10.55%；炉身中下部第8~ 1（段至炉身上部支梁式水箱的冷却水量占4.95%；渣口和喷吹口的冷却水量占1224%；风口系统的冷却水量占49.10%.而风口小套的冷却水量又占整个风口冷却系统的冷却水量的51.2%，超过一半。

　　3.2热负荷分布规律重钢4号高炉冷却水带走的总热量为为13.671t（标煤）/d，以日产铁900t计，生产每吨生铁冷却水带走热量为15.19kg（标煤）从分布看，炉底至炉缸，即1~ 4段的冷却水带走热量占36.9%；炉身中下部第8~ 1C段至炉身上部支梁式水箱的冷却水带走热量占18.85%；渣口和喷吹口的冷却水带走热量占2. 73%；风口系统的冷却水带走热量占29.10%.而风口小套的冷却水量带走热量又占整个风口冷却系统的冷却水量带走热量的3.3各部位冷却器冷却水进出水温度差变化规律重钢4号高炉各冷却部位冷却器冷却水进出水温差，从炉底1段起至高炉上部，水温差逐渐大到炉腹即第5段开始，水温差大幅度加剧，高者达45C左右，风口装置中大套和小套的冷却水温差较接近，一般不到2C；但风口小套的水温差就较大，达6~ 9C.渣口各大套水温差只有2°C左右，喷吹口冷却水温差更小，为1C左右上述4号高炉冷却制度特征归纳于表2 3.4重钢4号高炉冷却制度与3号高炉冷却制度比较从测试结果可知，重钢4号高炉由于采用了导热性能良好的新型内衬，因而其冷却制度有别于其他传统内衬的3号高炉。以重钢4号高炉五段冷却为例，将冷却水流量温差及热流强度进行比较，列于表3由表3知，4号高炉冷却水量小，但进出冷却水温差大，所以带走热量多；而3号高炉冷却水量大，进出水温差小，带走热量少。12 42%；炉腹炉腰即即第冷却水带走热占bHSAg5Hfti4炉重钢4号高炉冷却水温差与该高炉设计规定值相比，一段冷却水温差远小于规定值；二段与设计规定值基本吻合；三段和四段少数水温差偏小，多数与设计规定值相吻合；五、六段水温差平均值与规定值15-30C很吻合，但个别时候高达36.9 C或者；而六、七段水温差设计规定值是25-40°C，但测定的水温差多数远低于该值，个别的冷却器冷却水温差有时高达44. 44.9C；九、十段冷却水温差远小于设计规定值25-；支梁式水箱水温差设计规定值是15~25C，而测定值下限只有4C，*高时也只有2Q8C.从这些测定结果可认为，4号高炉冷却水温差管理上多数冷却器还可以，但少数时候个别冷却器的冷却水温差太大，远高于设计规定值，这样很容易造成这些冷却器被损坏。而冷却器水温差太小，又会造成水量浪费。

　　4高炉冷却制度管理上的经济效益分析表2重钢4号高炉冷却制度特征部位段数冷却器类型冷却水量/冷却水m3.h-1所占比例热负荷/k.h-1热负荷所占比例冷却器冷却水温差/C温差三天平均温差炉底一段冷却壁二段冷却壁炉缸三段冷却壁四段冷却壁炉腹腰五段冷却壁六段冷却壁七段冷却壁炉身中、下部八段冷却壁九段冷却壁十段冷却壁炉身上部支梁式水箱风口各水套渣口各水套喷吹口各水套总计表3重钢3号。4号高炉五段冷却制度比较Table冷却部位进水平均冷却水量/热负荷/温度C水温差/C重钢4号高炉五段重钢3号高炉五段4.1从冷却水量分析重钢4号高炉冷却水量为695. 94t/h，每天为/d，以4号高炉日产铁900t计，相当于每吨铁的冷却水量为18.544t/t（铁）：设水费0.25元/t，则相当于生产一吨铁的冷却水费为4. 64元/t（铁）（成本）计算知，重钢4号高炉冷却水费为1522926元/a）提高产铁量，则吨铁成本中冷却水费减少那么重钢高炉冷却水量从测定分析，高炉各冷却部位各冷却器供水量很不均匀，水温差控制难度很大若冷却水温差按高炉设计时规定的上下限值间的中限值控制，显然高炉冷却水量是可以大大节省的以3号高炉五段为例，测定水温差4. 5~11.5C.而设计中规定第五段冷却水温差为15-若3号高炉五段冷却器冷却水温差按规定的低限15C控制，则水量可节省一半，每天可节省冷却水费232元左右，全年节省水费为84680元可见加强冷却水管理，其经济效益是可观的。

　　4.2从热流量分析从测定知，重钢4号高炉冷却水带走热量为（标煤）/月，4921.2t（标煤）/a这些热量是靠焦炭在风口前燃烧产生的，根据1kg碳燃烧放热为5口前的燃烧率一般为70%左右，测定的热效率只有79. 38%，重钢焦炭固定碳含量为81.02%，由此可计算由冷却水带走的热量相当于焦炭量为1570.（焦炭）/h，相当于每天37.（焦炭）/d的发热量进入高炉燃烧用焦炭成本以500元/t计，则焦炭费用为18850元/d，678. 6万元/a 1与4.2两项可见，重钢4号高炉每年因冷却，由冷却水量消耗和冷却水带走热量所造成的费用达830.9万元可谓惊人，但又不可避免铁水初始硫含量越高，其脱硫效果越好，单位脱硫量所耗的镁粉量越低这是因为铁水初始硫含量越高，的活度越大，故脱硫反应越易进行。

　　5.2钙镁比（CaO/Mg）对脱硫率（Z）的影响金属镁粉作为脱硫剂其脱硫能力很强，反应速度很快。但是，如果单独喷吹镁粉，Mg的挥发损失很大，而且大量聚集的镁粉会因快速气化急剧反应而造成喷溅为了控制Mg的挥发速度，减缓反应速度，必须配加一定石灰粉要实现镁的高脱硫能力，必须在包底深处完成镁的受热、熔化和气化过程，过多的加石灰粉剂，不利于这一过程因为CaO主要是起分散剂的作用，只有一部分CaO参与脱硫反应，起脱硫作用的主要是镁粉随着钙镁比（CaO/Mg）加，单位粉剂脱硫量降低从试验结果确认CaO/Mg比例为2~3，作为石灰镁粉的喷吹比率效果妊5.3喷粉速度（Vp）对脱硫率（Z）的影响40kg/min时，脱硫率随着喷粉速度的提高而降低；当vp>60kg/min时，脱硫率降低的趋势更加明显。这是由于喷粉速度加，单位时间内喷粉量加，虽然能加快脱硫反应速度，但脱硫剂在铁水中分散不好，脱硫反应不充分，脱硫剂利用率不高。喷粉速度过高，降低了脱硫剂的利用率；喷粉速度太低，虽然能提高脱硫剂的利用率，但喷粉时间延长，势必造成脱硫温降大所以，合适的喷粉速度，既能提高镁的利用率，又不使脱硫时间过长，实践证明镁粉喷吹速度控制在>13kg/min石灰粉喷吹速度控制在28~34kg /min较为合适5.4铁水温度对脱硫率的影响铁水温度高，则脱硫率高这是因为，铁水温度高时，在铁水中的扩散和传质速度加反应动力学条件也是高温又有利于脱疏采用镁基脱硫剂，喷粉量的多少及喷吹时间的长短对铁水温降影响不明显。镁脱硫平均温降均在8~14C之间。这是因为喷入的镁粉有部分与铁水中的氧反应，或未来得及反应的镁与渣中的氧反应生成MgO而放热，从而部分地弥补了铁水温降，这也是应用镁基脱硫剂的优越性，可以减少温降、节约能源6结论本钢铁水预处理采用镁基脱硫粉剂，通过喷吹法进行铁水脱硫，经过喷吹工艺优化及实践证明，该工艺是一个先进的行之有效的铁水脱硫手段，达到了铁水深脱硫的目的。

　　铁水预处理喷吹压力由原镁粉580kPa石灰粉670kPa降至现镁粉380kPa石灰粉500kPa是可行的/min石灰粉28~34kg/min为佳，可保证脱硫效果及提高脱硫剂的利用率在本钢生产条件下，镁基粉剂中的钙镁比（CaO 3作为石灰镁粉的喷吹比率效果好采用镁基脱硫粉剂，进行铁水预处理温降小，喷吹工艺优化满足现行生产工艺要求，可以降低钢的成本。

　　（上接第12页）5重钢4号高炉冷却制度上存在的问题从对高炉冷却强度测定分析，由于4号高炉采用了导热性能良好的新型内衬，因而其冷却制度有别于其他传统内衬的3号高炉由4号高炉与3号高炉五段冷却水带走的热量可知，4号高炉冷却水量比3号高炉少（近一半），但冷却水带走热量却比3号高炉多1.54倍由于4号高炉冷却强度太大，易造成炉身炉墙结厚或结瘤，使高炉不顺行，所以应注意高炉的冷却强度另外从对冷却水温度测定看，3号高炉五段冷却水温度差较小，为4.5~11.5C，而4号高炉冷却水温差的差别较大，五段为12；炉身中部以上的支梁式水箱冷却水温度差也在4.0~19. 9°C，温差为15. 9°C，冷却水温差过大，使炉衬表面温度冷热不均，变化频繁，很容易造成炉墙结厚或结瘤，影响高炉顺行，严重时还会使冷却器损坏。

　　上述表明，重钢4号高炉在操作上炉况还不够稳定，有待进一步改进和提高。