高炉顶温偏低原因分析

高炉顶温偏低原因分析

王宗乐

新疆八一钢铁有限公司股份炼铁厂

摘要：本文主要分析八钢A高炉顶温偏低的原因，分析各种解决思路的依据以及对顶温改善的影响规律，并通过实际生产数据进行分析验证，最终得出炉料水当量过高是造成高炉顶温低原因。

关键词：高炉，炉顶温度，炉料水当量

八钢A高炉2018年2月28日投入生产，全炉冷却，双料罐加料，炉体30个风口，南北双矩阵出铁场，三套铁口；开炉初期炉况正常，10月初顶温偏低月均95℃，调整过后因产能要求未坚持住，使除尘布袋结露粘结灰尘，透气性差，反吹效果也差，箱体压差高，净煤气含尘超标，影响除尘效果。

一、顶温偏低原因分析

在高炉生产中，导致顶温偏低的原因很多，

1）、炉况异常，炉内还原不充分；

2）、高产能要求，炉内还原过于充分，至炉顶煤气水当量不足；

3）物料的下降速度与矿石的还原性能不匹配导致；

4）原燃料带入水当量过高；

5）外部因素：如炉顶设备漏水等因素；

虽影响因素较多，但根本原因主要还是由于物料水当量与煤气水当量不匹配导致的，在燃料比条件及其它生产参数不变的情况下，即总的热收入一定，物料耗热增加，顶温势必降低。

不过在实际生产中，为了应对物料增加的耗热，一般都要增加燃料比，根据热平衡原理，这必然会使顶温升高，但容易给人造成顶温升高的原因是由于直接还原增加、煤气利用率不好引起的这样一种错觉。

燃料比随煤气利用率改变而变化情况可以看出，在相同顶温下，燃料比随煤气利用率提高而降低，在相同煤气利用率下，燃料比随顶温降低而降低。

减轻焦炭负荷来提高炉顶温度，虽获得同样的炉顶温度的增加幅度，但需要增加更多的燃料比。同时大比例降低富氧量来控制料速提升顶温；

如图所示：

从图中可以看出高炉初期为了提升顶温，燃料比大幅提高，同时降低富氧用量，情况逐渐向好，10月中旬情况基本正常，但提升富氧增加料速后未坚持一周低温低情况再次出现，持续直至月底，通过操作过程可知料速下降后，入炉料时间增加后顶温上行，增加料速后顶温下行想象明显，基本排除由于物料的下降速度与矿石的还原性能不匹配导致的因素，

通过A、B高炉实际生产情况可知，同时期两座高炉顶温均持续偏低，且发展趋势基本同步。两座高炉同期燃料比不同，B高炉较A高炉同期偏高约10kg/t，考虑燃料比与顶温有一定的正比关系，且实际与理论计算略微有差异，实际生产中影响顶温的因素较多，单变量回归中难以完全排除这些影响。但基本可以排除高炉矿石还原因素。可判定为焦炭水分过高影响。

分析可知A高炉10月顶温低原因主要为焦炭水分过高影响，鉴于实际生产中，控制焦炭水分波动也会对顶温产生影响，因此又计算了不同焦炭水分下，燃料比和煤气利用率以及顶温之间的关系。炉顶温度的降低及焦炭水分的变化对操作燃料比的影响。相同煤气利用率下，顶温降低150℃可降低燃料比平均约23kg/t，焦炭水分降低 1%可降低燃料比平均约5kg/t，故降低水分4.8%就可提升顶温150℃，这表明焦炭水分增加对顶温影响远大于燃料比上升对顶温的影响。

二、分析讨论

通过上述分析，解决炉顶温度低的问题，从传热角度出发，一切有利于降低炉料水当量，增加煤气水当量的措施，都有利于顶温的提高。从热平衡角度出发，最简单的办法就是增加燃料比，事实上，增加风口前燃烧碳素本质上也是增加了燃料比。但是，从节能降耗考虑，应该尽可能改善气流分布，提高煤气利用率，从而在燃料比不变甚至降低的情况下，提高顶温。

在一定条件下，降低顶温确实有利于燃料比的降低，但如果顶温已经低于布袋正常工作所需温度时，降低燃料比应主要通过改善矿石的还原特性，调整操作，提高煤气利用率来实现，而不能简单通过直接降低炉顶温度来降低燃料比，否则会造成顶温偏低，影响布袋除尘正常工作。

需要指出的是，炉顶温度提高虽然煤气带走的显热增加，但是有利于发展炉身的间接还原的区域，改善炉身的煤气利用率，有利于降低燃料比，可补偿部分煤气带走的显热。甚至受煤气利用率提高的有利影响，在提高顶温的同时，还可降低燃料比。

三、结论

（1）从热交换角度，应通过降低炉料水当量，增加煤气水当量的措施来提高顶温，及控制入炉原燃料带入水分，减少蒸发水分带走热量同时降低炉料水当量；

（2）炉顶温度偏低的另一原因，在于矿石还原性与炉料下降速度不匹配，间接还原反应不充分，导致直接还原耗热增加，降低了炉顶温度；

（3）从热平衡角度，增加风口前燃烧碳素量有利于顶温的改善，但是从降低燃料比的角度，该措施不宜优先采用；

（4）从节能降耗考虑，通过提高煤气利用率是改善顶温的根本途径。研究表明煤气利用率提高1%，顶温可提高约30℃左右

参考文献：

[1]王子金, 张 明, 林晓辉. 干法布袋除尘操作影响因素分析及优化措施[J]．山东冶金, 2007, 29(4): 25-26

[2]刘元意, 王子金.莱钢全干法布袋除尘高炉顶温控制技术[J]. 炼铁,2008,27（1）：30-31.

[3]杨建中．浅谈高炉炉顶温度的控制[J]. 河北冶金,2013,（4）：32-35 .

[4]文光远．铁冶金学[M]．重庆: 重庆大学出版社, 1993．