爐頂煤氣壓力調節器

高壓操作技術在世界範圍內得到了廣泛套用,爐頂壓力水平也在逐漸提高。1956年中國在鞍山鋼鐵公司9號高爐率先採用高壓操作,1000m3級以上的高爐均已實現了高壓操作,頂壓水平多在100~170kPa之間。到1990年中國高壓高爐的生鐵產量占全國高爐總產量的60%以上。

70年代以來,隨著高風溫和高爐噴吹燃料技術的發展,高爐焦比大幅度降低,引起高爐料柱結構和爐內流體力學方面一系列變化,更加需要實行高壓操作來保證高爐強化和爐況順行。一些巨型高爐,如日本大分廠2號高爐(5070m3),爐頂壓力高達280kPa;扇島廠1號高爐(4052m3),頂壓高於200kPa,俄國某廠的一高爐(5500m3)頂壓220kPa;中國寶山鋼鐵(集團)公司煉鐵廠3號高爐(4360m。),頂壓在220kPa以上(設計水平250kPa),1989年獲得利用係數2.202t/(m3·d),綜合焦比496kg/t(入爐焦比434kg/t)的良好效果。近年世界新設計的4000m3級以上的巨型高爐,頂壓一般均按250~300kPa考慮。可以說,高壓操作是自高爐使用熱風以來的一項重大改革,是大型高爐強化冶煉的必由之路。
從流體連續性方程G=γw(式中G為氣體的質量流量,kg/(m2·s);),為氣體的密度,kg/m2;w為氣流速度,m/s)可知,氣體的質量流量不變時,氣體密度與其流速成反比。提高爐頂壓力後,高爐內各部分的壓力或爐內平均壓力相應提高,煤氣被壓縮,體積變小,密度(γ)增加。這時有兩種可能供煉鐵工作者選擇:一種是氣體質量流量G不變,則w必然減小,使得與煤氣流速w的平方成正比的爐內料柱全壓差△聲降低(見高爐煤氣運動),促進爐況順行。頂壓水平愈高,對煤氣流速和△聲降低的作用愈強,愈有利於高爐順行;另一種是保持爐內煤氣的平均流速(面)不變,則G便由於γ的增加而增加。這就是說,往高爐鼓送的風量體積流量保持不變,它的質量流量增加了,即相應單位時間內送入高爐的氧量增加了,高爐冶煉強度就可以提高,在焦比基本不變或略有下降的情況下,產量也提高。這就是高壓操作的理論基礎。這一原理可用高壓操作特性曲線(圖1)來描述。從圖1可看出在相同冶煉強度(如i1)下,高壓比常壓具有較低的△p,而且頂壓水平愈高,△p愈低( △p3<△p2<△p1)。若在高壓下保持與常壓相同的△p(如△p1),則隨著頂壓水平的提高,冶煉強度將從i1提高到i2和i3。這樣,在常壓操作時高爐不能接受的風量,高壓操作時卻能有效地使用;常壓時高爐難於達到的冶煉強度,高壓時卻能順利實現。

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