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知识科普浅谈高炉炼铁工艺及高炉气体监测

来源:热处理 时间:2023/10/30
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一、高炉炼铁原理

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等,其原理是矿石在特定的气氛中(还原物质CO、H?、C;适宜温度等)通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外,绝大部分是作为炼钢原料。

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法,钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法,但由于高炉炼铁技术经济指标良好,工艺简单,生产量大,劳动生产率高,能耗低,这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。

高炉炼铁生产工艺流程图

炼铁工艺是是将含铁原料(烧结矿、球团矿或铁矿)、燃料(焦炭、煤粉等)及其它辅助原料(石灰石、白云石、锰矿等)按一定比例自高炉炉顶装入高炉,并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料),在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的CO和H?。

原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降,在炉料下降和上升的煤气相遇,先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁,铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣,炉底铁水间断地放出装入铁水罐,送往炼钢厂。同时产生高炉煤气,炉渣两种副产品,高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成,自渣口排出后,经水淬处理后全部作为水泥生产原料;产生的煤气从炉顶导出,经除尘后,作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

二、高炉气体监测:利用CO2曲线判断高炉炉况

钢铁厂

◆炉况正常时,在焦炭、矿石粒度不均匀的条件下,有较发展的两道煤气流,即高炉边沿与中心的气流都比中间环圈内的气流相对发展,这有利于顺行,同时也有利于煤气能量的利用(如果高炉原燃料质量好,粒度均匀,可以使这两道煤气流弱一些)。这种情况下形成边沿与中心两点CO?含量低,而最高点在第三点的双峰式曲线。如果边沿与中心两点CO?含量差值不大于2%,这时炉况顺行,整个炉缸工作均匀、活跃,其曲线呈平峰式。

◆当CO?曲线各点CO?值普遍下降时,或边沿一、二、三点显著下降,表明炉内直接还原度增加,或边沿气流发展,预示炉温向凉。同时,混合煤气中CO?值也下降。煤气曲线由正常变为边沿气流发展,预示在负荷不变的条件下炉温趋势向凉,煤气利用程度降低。当边沿一、二、三点普遍上升,中心也上升时,则表示在负荷不变的条件下,煤气利用程度改善,间接还原增加,预示炉温向热。同时,混合煤气中CO2值也将升高。

◆利用CO和CO?含量的比例能反映高炉冶炼过程中的还原度和煤气能量利用状况。一般在焦炭负荷不变的情况下CO/CO?值升高,说明煤气能量利用变差,预示高炉向凉;CO/CO?值降低,则说明煤气能量利用改善,预示炉子热行。

三、高炉煤气分析仪/分析系统

在线煤气分析仪/分析系统

产品简介:

天禹智控高炉煤气分析仪是一种采用NDIR(不分光红外)技术、长寿命电化学传感技术及基于MEMS的热导传感技术为一体的的多组份气体分析仪,一次能够测量6种气体组分及热值。

该分析仪只需每3-6个月需使用标准气进行跨度校准一次。分析仪采用多层检测器,检测部件模块化,保证了分析仪参数选择的灵活性,降低了水蒸汽的干扰。所使用的测量元件均为耐腐设计,即使在样品预处理系统出问题时造成污染时亦可很容易地进行清洗。

产品参数:

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应用领域:

◆小型燃烧系统的优化

◆各种燃料(油、气体和煤)的燃烧系统,监测它们的废气排放浓度;也◆可监控热焚烧厂的运行

◆室内空气监测

◆监测水果贮藏间,温室,地窖及仓库的空气状况

◆过程控制功能的监测

◆在钢厂热处理过程中监测环境状况

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