1、企业生产高炉操作管理制度（任务方法等）编 制： 审 核： 批 准： 版 本 号: ESZAQDGF001 编 制： 审 核： 批 准： 版 本 号: 目 录管理制度1高炉操作的任务4实现高炉操作任务方法4高炉操作制度4高炉四大基本操作制度10调节炉况的手段与原则11热制度和表示热制度的指标12影响热制度的因素13在生产中控制好炉缸热状态14高炉炼铁对选择造渣制度的要求15利用不同炉渣的性能满足生产需要16送风制度和它的何重要性17冶炼强度与鼓风动能的关系22入炉原料质量与鼓风动能的关系22喷吹燃料与鼓风动能的关系24富氧鼓风与鼓风动能的关系25冶炼不同铁种与鼓风动能的关系26风口长短与鼓风动能2、的关系27合适的鼓风动能的波幅范围29风口前理论燃烧温度在高炉冶炼中的和计算的方法30要求圆周进风均匀的意义32利用直观现氮与仪表判断送风制度的合理性32送风制度主要参数在日常操作中的调节内容33料线及其高低对布料的影响37批重及对布料的影响和合理的批重38双钟式高炉装料方法和对布料的影响40倒分装 焦焦矿矿 CCOO40高炉无钟炉顶的组成部分和特点41a一并罐式；b一串罐式42炉料分布中的界面效应45矿石性质对炉料在炉内的分布的影响47煤气流分布、煤气能量利用与高炉顺行之间的关系48炉顶二氧化碳(CO2)曲线和用它来判断炉内煤气流的分布49由CO2曲线来分析炉内煤气能量利用与煤气流分布51炉3、顶煤气温度曲线和判断炉内煤气流分布51高炉操作高炉操作的任务高炉操作的任务是在已有原燃料和设备等物质条件的基础上，灵活运用一切操作手段，调整好炉内煤气流与炉料的相对运动，使炉料和煤气流分布合理，在保证高炉顺行的同时，加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程，充分利用能量，获得合格生铁，达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。实践证明，虽然原燃料及技术装备水平是主要的，但是，在相似的原燃料和技术装备的条件下，由于技术操作水平的差异，冶炼效果也会相差很大，所以不断提高操作水平、充分发挥现有条件的潜力，是高炉工作者的一项经常性的重要任务。实现高炉操作任务方法一是掌握高炉冶炼的基本4、规律，选择合理的操作制度。二是运用各种手段对炉况的进程进行正确的判断与调节，保持炉况顺行。实践证明，选择合理操作制度是高炉操作的基本任务，只有选择好合理的操作制度之后，才能充分发挥各种调节手段的作用。高炉操作制度 高炉冶炼是逆流式连续过程。炉料一进入炉子上部即逐渐受热并参与诸多化学反应。在上部预热及反应的程度对下部工作状况有极大影响。通过控制操作制度可维持操作的稳定，这是高炉高产、优质与低耗的基础。 由于影响高炉运行状态的参数很多，其中有些极易波动又不易监控，如入炉原料的化学成分及冶金特性的变化等。故需人和计算机自动化地随时监视炉况的变化并及时做出适当的调整，以维持运行状态的稳定。 高炉操作制5、度就是对炉况有决定性影响的一系列工艺参数的集合。包括装料制度、送风制度、造渣制度及热制度。装料制度 它是炉料装入炉内方式的总称。它决定着炉料在炉内分布的状况。由于不同炉料对煤气流阻力的差异，因此炉料在横断面上的分布状况对煤气流在炉子上部的分布有重大影响，从而对炉料下降状况，煤气利用程度，乃至软熔带的位置和形状产生影响。利用装料制度的变化以调节炉况被称为“上部调节”。 由于炉顶装料设备的密闭性，炉料在炉喉分布的实际情况是无法直观地见到的。生产中是以炉喉处煤气中CO2分布，或煤气温度分布，或煤气流速分布作为上部调节的依据。一般来说炉料分布少的区域，或炉料中透气性好的焦炭分布多的区域，煤气流就大，相6、对地煤气中CO2含量就较低，煤气温度就较高，煤气流速也较快，反之亦然。因此在生产中只要有上述三个依据之一就可以判断。 从煤气利用角度出发，炉料和煤气分布在炉子横断面上分布均匀，煤气对炉料的加热和还原就充分。但是从炉料下降，炉况顺行角度分析，则要求炉子边缘和中心气流适当发展。边缘气流适当发展有利于降低固体料柱与炉墙间的摩擦力，使炉子顺行；适当发展中心是使炉缸中心活跃的重要手段，也是炉况顺行的重要措施。在生产中由原燃料条件的差异和操作技术水平的不同，存在不同煤气分布情况。 生产者应根据各自的生产条件，选定适合于生产的煤气分布类型，然后应用炉料在炉喉分布规律，采用不同的装料制度来达到具体条件下的炉况7、顺行，煤气利用好的状态。可供生产者选择的装料制度内容有以下几项：批重、装料顺序、料线、装料装置的布料功能变动(例如双钟马基式旋转布料器的工作制度，变径炉喉活动板工作制度，无钟炉顶布料溜槽工作制度)等来达到预定的目的。送风制度 送风制度是指通过风口向高炉内鼓送具有一定能量的风的各种控制参数的总称。它包括风量、风温、风压、风中含氧、湿分、喷吹燃料以及风口直径、风口中心线与水平的倾角，风口端伸入炉内的长度等等。由此确定两个重要的参数：风速和鼓风动能。 调节上述诸参数以及喷吹量常被称为“下部调节”，下部调节是通过上述诸参数的变动来控制风口燃烧带状况和煤气流的初始分布。与上部调节相配合是控制炉况顺行、煤8、气流合分布和提高煤气利用的关键。一般来说下部调节的效果较上部调节快。因此它是生产者常用的调节手段。 生产实践表明，不同的燃料条件，不同的炉缸直径应达到相应的鼓风动能值，过小的鼓风动能使炉缸不活跃，初始煤气分布偏向边缘；而过大的鼓风动能则易形成顺时针方向的涡流造成风口下方堆积而使风口下端烧坏。鼓风动能不仅与炉子容积和炉缸直径有关，而且还与原燃料条件和高炉冶炼强度等有关。原燃料条件差的应保持较低的正，取表中的低值，而原燃料条件好的则需要较大的丑以维持合理的燃烧带，应取表中的高值。在合理的鼓风动能范围内，随着E的增大，燃烧带扩大，边缘气流减少，中心气流增强。喷吹燃料以后，风口端的鼓风动能变得复杂，主9、要是喷吹的燃料在离开喷枪后在直吹管至风口端的距离内已部分燃烧，结果使原来的鼓风变成由部分燃料燃烧形成的煤气和余下的鼓风组成的混合气体，它的体积和温度都比原鼓风的增加较多，而到底有多少煤粉或其他喷吹燃料在这区间内燃烧是很难测得的。所以精确计算喷吹燃料后的鼓风动能是困难的。在生产中有的厂家根据经验，选定喷吹煤粉在直吹管内燃烧气化的分数，然后算出混合气体的数量、密度和温度。再代入E的计算式中算出实际鼓风动能(计算过程可参阅成兰伯主编高炉炼铁工艺及计算)。喷吹燃料后的鼓风动能由于上述原因高于全焦冶炼时的鼓风动能，因此喷吹燃料后，应相应地扩大风口，以维持合适的鼓风动能。根据我国的喷煤实践，每增加10喷煤10、量，风口面积应扩大8左右。造渣制度 造渣制度包括造渣过程和终渣性能的控制。造渣制度应根据冶炼条件、生铁品种确定。炉渣性能作是选择造渣制度的依据。为控制造渣过程，应对使用的原料的冶金性能作全面了解，特别是它们的软化开始温度，熔化开始温度，软熔区间温度差，熔化终了温度以及软熔过程中的压降等。目前推广的合理炉料结构就是要将这些性能合理搭配，使软熔带宽度和位置合理，料柱透气性良好，煤气流分布合理。 终渣性能控制是使炉渣具有良好的热稳定性和化学稳定性以保证良好的炉缸热状态和合理的渣铁温度，以及控制好生铁成分，主要是生铁中的Si和S。 造渣制度应相对稳定，只有在改换冶炼产品品种或原料成分大变动造成有害杂质11、量增加或出现不合格产品，炉衬结厚需要洗炉，炉衬严重侵蚀需要护炉，排碱以及处理炉况失常等特殊情况下才调整造渣制度。一经调整则应尽量维持其稳定。热制度 热制度是指在工艺操作上控制高炉内热状态的方法的总称。高炉热状态是指炉子各部位具有足够相应温度的热量以满足冶炼过程中加热炉料和各种物理化学反应需要的热量，以及过热液态产品达到要求的温度。通常用热量是否充沛、炉温是否稳定来衡量热状态。人们特别重视炉缸热状态，因为决定高炉热量需求和吨铁燃料消耗的是高炉下部，所以用炉缸能说明热状态的一些参数来作为稳定热制度的调节依据。例如直观地从窥视孔观察，出渣出铁时的观察，渣铁样的观察等。但是后二种观察到的是热状态的结果12、，而不是实际热状态的瞬时反映。现代高炉采用风口前的t理，燃烧带的炉热指数tc和保证炉缸正常工作的最低(临界)热贮量DQ临来判断。它们能及时反映炉缸热状态。这里要强调的是炉缸热状态是由强度因素高温和容量因素热量两个因素合在一起来描绘的，它们合起来就是高温热量。单有高温而无足够的热量，高温是维持不住的；单有热量而无足够高的温度，就无法保证高温反应的进行和液态产品的过热。高温是由风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的温度来衡量，现在一般用理论燃烧温度来说明。热量是由燃料燃烧放出足够的热来保证，tc在某种程度上表征了这个热量，因为持续地保证tc稳定在所要求的温度，说明热量是充沛的，否则tc 将下降。高炉四13、大基本操作制度高炉四大基本操作制度的简单定义：(1)热制度，即炉缸应具有的温度与热量水平；(2)造渣制度，即根据原料条件，产品的品种质量及冶炼对炉渣性能的要求，选择合适的炉渣成分(重点是碱度)及软熔带结构和软熔造渣过程；(3)送风制度，即在一定冶炼条件下选择适宜的鼓风参数；(4)装料制度，即对装料顺序、料批大小和料线高低的合理规定。高炉的强化程度、冶炼的生铁品种、原燃料质量、高炉炉型及设备状况等是选定各种合理操作制度的根据。炉况判断和判断手段高炉顺行是达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的必要条件。为此不是选择好了操作制度就能一劳永逸的。在实际生产中原燃料的物理性能、化学成分经常会产生波动，气候14、条件的不断变化，入炉料的称量可能发生误差，操作失误与设备故障也不可能完全杜绝，这些都会影响炉内热状态和顺行。炉况判断就是判断这种影响的程度及顺行的趋向，即炉况是向凉还是向热，是否会影响顺行，它们的影响程度如何等等。判断炉况的手段基本是两种，一 是直接观察，如看入炉原料外貌，看出铁、出渣、风口情况；二 是利用高炉数以千、百计的检测点上测得的信息在仪表或计算机上显示重要数据或曲线，例如风量、风温、风压等鼓风参数，各部位的温度、静压力、料线变化、透气性指数变化，风口前理论燃烧温度、炉热指数、炉顶煤气CO2曲线、测温曲线等。在现代高炉上还装备有各种预测、控制模型和专家系统，及时给高炉操作者以炉况预报和15、操作建议，操作者必须结合多种手段，综合分析，正确判断炉况。调节炉况的手段与原则调节炉况的目的是控制其波动，保持合理的热制度与顺行。选择调节手段应根据对炉况影响的大小和经济效果排列，将对炉况影响小、经济效果好的排在前面，对炉况影响大，经济损失较大的排在后面。它们的顺序是：喷吹燃料风温(湿度) 风量装料制度焦炭负荷净焦等。调节炉况的原则，一、要尽早知道炉况波动的性质与幅度，以便对症下药；二、要早动少动，力争稳定多因素，调剂一个影响小的因素；三、要了解各种调剂手段集中发挥作用所需的时间，如喷吹煤粉，改变喷吹量需经34 h才能集中发挥作用(这是因为刚开始增加喷煤量时，有一个降低理论燃烧温度的过程，只有16、到因增加煤气量，逐步增加单位生铁的煤气而蓄积热量后才有提高炉温的作用)，调节风温(湿度)、风量要快一些，一般为1.52 h，改变装料制度至少要装完炉内整个固体料段的时间，而减轻焦炭负荷与加净焦对料柱透气性的影响，随焦炭加入量的增加而增加，但对热制度的反映则属一个冶炼周期；四、当炉况波动大而发现晚时，要正确采取多种手段同时进行调节，以迅速控制波动的发展。在采用多种手段时，应注意不要激化煤气量与透气性这一对矛盾，例如严重炉凉时，除增加喷煤、提高风温外，还要减风、减负荷。即不能单靠增加喷煤、提高风温等增加炉缸煤气体积的方法提高炉温，还必须减少渣铁熔化量和单位时间煤气体积及减负荷改善透气性，起到既提高17、炉温又不激化煤气量与透气性的矛盾，以保持高炉顺行。基本制度的选择热制度和表示热制度的指标 热制度是指在工艺操作制度上控制高炉内热状态的方法的总称。热状态是用热量是否充沛、炉温是否稳定来衡量，即是否有足够的热量以满足冶炼过程加热炉料和各种物理化学反应，渣铁的熔化和过热到要求的温度。高炉生产操作者特别重视炉缸的热状态，因为决定高炉热量需求和燃料比的是高炉下部，所以常用说明炉缸热状态的一些参数作为热制度的指标。 传统的表示热制度的指标是两个。一个是铁水温度，正常生产是在13501550 之间波动，一般为1450 左右，俗称“物理热”。另一个指标是生铁含硅量，因硅全部是直接还原，炉缸热量越充足，越有利18、于硅的还原，生铁中含硅量就高，所以生铁含硅量的高低，在一定条件下可以表示炉缸热量的高低，俗称“化学热”。在工厂无直接测量铁水温度的仪器时，生铁含硅量成为表示热制的常用指标。在现代冶炼条件下炼钢铁的含Si量应控制在 0.3 0.5，铁水温度不低于1450 (中小高炉)1470 (大高炉)。 在现代高炉上(包括300 m3级高炉)都装备有计算机，并配以成熟的数学模型、甚至专家系统，在热制度的指标温度和热量两个方面，采用燃烧带的理论燃烧温度(t理)和燃烧带以外的焦炭被加热达到的温度(tc也称炉热指数)，表示温度状况，采用临界热贮量(DQ临)表示热量状况。一般t理控制在20502300 ，而tc应达到19、 (0.70.75) t理，DQ临应在630 kJ/kg(生铁)以上。影响热制度的因素 影响热制度的因素实际上就是影响炉缸热状态的因素。炉缸热状态是由高温和热量两个重要因素合在一起的高温热量来表达的：单有高温而没有足够的热量，高温是维持不住的，单有热量而没有足够高的温度就无法保证高温反应的进行(例如Si的还原、炉渣脱硫等)，也不能将渣铁过热到所要求的温度。高温是由燃料在风口燃烧带内热风流股中燃烧达到的，t理是它理论上最高温度水平；而热量是由燃料在燃烧过程中放出的热量来保证；而加热焦炭(达到所要求的温度tc=(0.70.75) t理)和过热渣铁(温度到t渣=1550 左右及t铁水=145015020、0 )，还需要有良好的热交换，将高温煤气热量传给焦炭和渣铁。因此影响炉缸热制度的因素有： (1)影响高温(t理)方面的因素，如风温、富氧、喷吹燃料，鼓风湿度等； (2)影响热量消耗方面的因素，如原料的品位和冶金性能，炉内间接还原发展程度等； (3)影响炉内热交换的因素，例如煤气流和炉料分布与接触情况，传热速率和热流比W料/W气(水当量比)等；(4)日常生产中设备和操作管理因素。如冷却器是否漏水，装料设备工作是否正常，称量是否准确，操作是否精心等。由于燃料消耗既影响高温程度，又影响热量供应，所以生产上常将影响燃料比(或焦比)的因素与高炉热状态的关系联系起来分析。在生产中控制好炉缸热状态 炉缸热状21、态是高炉冶炼各种操作制度的综合结果，生产者根据具体的冶炼条件选择与之相适应的焦炭负荷，辅以相应的装料制度，送风制度，造渣制度来维持最佳热状态。日常生产中因某些操作参数变化而影响热状态，影响程度轻时采用喷吹量、风温、风量的增减来微调；必要时则调负荷；而严重炉凉时，还要往炉内加空焦(带焦炭自身造渣所需要的熔剂)或净焦(不带熔剂)。一般调节的顺序是：富氧喷吹量风温风量装料制度变动负荷加空焦或净焦。高炉炼铁对选择造渣制度的要求 选择造渣制度主要取决于原料条件和冶炼铁种，应尽量满足以下要求。(1)在选择炉料结构时，应考虑让初渣生成较晚，软熔的温度区间较窄，这对炉料透气性有利，初渣中FeO含量也少;(2)22、炉渣在炉缸正常温度下应有良好的流动性，1400 时黏度小于1.0 Pas，1500C时0.20.3 Pas，黏度转折点不大于13001250 。(3)炉渣应具有较大的脱硫能力，Ls应在30以上;(4)当冶炼不同铁种时，炉渣应根据铁种的需要促进有益元素的还原，阻止有害元素进入生铁;(5)当炉渣成分或温度发生波动(温度波动25 ，mCaO/mSiO2波动0.5)时，能够保持比较稳定的物理性能;(6)炉渣中的MgO含量有利于降低炉渣的黏度和脱硫。在A12O3不高时，其含量应在710，在A12O3高时含量可提高到12 。利用不同炉渣的性能满足生产需要 通常是利用改变炉渣成分包括碱度来满足生产中的下列需23、要：(1) 因炉渣碱度过高而炉缸产生堆积时，可用比正常碱度低的酸性渣去清洗。若高炉下部有黏结物或炉缸堆积严重时，可以加入萤石(CaF2)，以降低炉渣黏度和熔化温度，清洗下部黏结物。(2) 根据不同铁种的需要利用炉渣成分促进或抑制硅、锰还原。当冶炼硅铁、铸造铁时，需要促进硅的还原，应选择较低的炉渣碱度；但冶炼炼钢铁时，既要控制硅的还原，又要较高的铁水温度，因此，宜选择较高的炉渣碱度。若冶炼锰铁，因MnO易形成MnSiO3转入炉渣，而从MnSiO3中还原锰比由MnO还原锰困难，并要多消耗585.47 kJ/kg热量，如提高渣碱度用CaO置换渣中MnO，对锰还原有利，还可降低热量消耗。各铁种的炉渣碱24、度一般如下： 铁 种 硅 铁 铸造铁 炼钢铁mCaO/mSiO2 0.60.9 0.81.05 1.051.2(3)利用炉渣成分脱除有害杂质。当矿石含碱金属(钾、钠)较高时，为了减少碱金属在炉内循环富集的危害，需要选用熔化温度较低的酸性炉渣。相反，若炉料含硫较高时，需提高炉渣碱度，以利脱硫。如果单纯增加CaO来提高炉渣碱度，虽然CaO与硫的结合力提高了，可是炉渣黏度增加、铁中硫的扩散速度降低，不仅不能很好地脱硫，还会影响高炉顺行；特别是当渣中MgO含量低时，增加CaO含量对黏度等炉渣性能影响更大。因此，应适当增加渣中MgO含量，提高三元碱度m(CaO+MgO)/mSiO2以增加脱硫能力。虽然从25、热力学的观点看，MgO的脱硫能力比CaO弱，但在一定范围内MgO能改善脱硫的动力学条件，因而脱硫效果很好。首钢曾做过将MgO含量由4.31提高到16.76的试验，得到氧化镁与氧化钙对脱硫能力的比值是0.891.15，MgO含量以7 12 为好。送风制度和它的何重要性送风制度是指在一定的冶炼条件下选定合适的鼓风参数和风口进风状态，以形成一定深度的回旋区，达到原始煤气分布合理、炉缸圆周工作均匀活跃、热量充足。送风制度稳定是煤气流稳定的前提，是保证高炉稳定顺行、高产、优质、低耗的重要条件，由于炉缸燃烧带在高炉炼铁中的重要性决定了选择合理送风制度的重要作用。送风制度包括风量、风温、风压、风中含氧、湿分26、喷吹燃料以及风口直径、风口倾斜角度和风口伸入炉内长度等参数，由此确定两个重要参数：风速和鼓风动能。根据炉况变化对上述各种参数进行的调节常被称作下部调节。风速和鼓风动能的选择生产实践表明，不同高炉有其与冶炼条件和炉缸直径或炉容相对应的合适风速和鼓风动能。过小的风速和鼓风动能会造成炉缸不活跃，初始煤气分布偏向边缘；而过大的风速和鼓风动能易形成顺时针(向风口下方)方向的涡流，造成风口下方堆积(见图1风口下方黑色死角)而使风口下端烧坏。图1 风口风速和鼓风动能对燃烧带和回旋区的影响1、2鼓风动能过小，无回旋区的层状燃烧；3、5、6一有回旋区的燃烧带；4、7、8一鼓风动能过大出现顺时针方向涡流合适的风27、速和鼓风动能的选择(1)用经验式估算。许多高炉工作者对风速和鼓风动能与高炉炉容和炉缸直径的关系做了研究，得出不同的经验式和图表(表1和图2)，例如Vu=1000 m3级及其以下高炉有 表1 炉缸直径d缸与风速和鼓风动能的关系(冶炼强度0.91.2)高炉容积/m3100300600100015002000250030004000炉缸直径/m 2.94.76.07.28.69.811.011.813.5鼓风动能/kJs-11530254035504060507060807010090110110140风速/ms-190120100150100180100200120200150220160250228、00250200280图2 炉缸直径与鼓风动能的关系(2)控制好合适的回旋区或燃烧带。每座操作高炉都有与其炉缸直径和冶炼条件相对应的回旋区深度，以保持炉缸圆周上和径向上煤气流和温度分布合理。现在常采用回旋区环圈面积与炉缸面积的比值来判断回旋区深度的适宜性， (上式中L回为回旋区长度，m)。不同炉缸直径时的A回/A缸值和适宜的回旋区深度列于表2。表2 不同炉缸直径的A回/A缸和回旋区深度炉缸直径/m4.75.66.16.87.28.89.810.311.612.513.4回旋区深度m 0.7480.9500.901.1181.0331.361.3021.291.451.701.88A回/A缸0.29、5560.5630.5030.5470.5080.520.460.450.4380.470.48而n值与炉缸直径的关系和与燃料比的关系示于图3。an与炉缸直径关系； bn与燃料比关系图3 n=A回/A缸与炉缸直径和燃料比的关系n的实质是将炉缸各风口的循环区看作一个连接在一起而形成的环圈，分子实际上是代表这个循环区环圈的面积，分母是代表炉缸截面积，n值就是这两个面积比A循环/A缸 由n与燃料比的关系可以得到大型高炉的n值应选在0.5左右。但是中小型高炉的H/D比大型高炉的值要大，也就是炉缸面积相对小些，因此n值宜选大些，例如300m3级以下高炉，n值应在0.60.65为宜。回旋区长度可通过经验式30、计算，我国宝钢的经验式为： L回=0.880.29 104E0.37 103Y，K/n式中 E鼓风动能，kgm/s；Y喷油量，L/h；K系数，喷煤时，将喷油折算成喷煤用；n风口个数。还有下列计算式可供参考： L0.4240.068d0.003d2 L=122.26+3.2910-1E2.44 10-5E2(3)充分考虑风速、鼓风动能与冶炼强度、原燃料质量、鼓风富氧、喷吹燃料等的关系，调整生产中的鼓风动能达到适宜范围。表1和表2以及图2、图3介绍的都是经验值，而且有一个数值范围，需要结合具体生产条件加以调整，总的调整原则是：凡是遇减少煤气体积、改善透气性和增加煤气扩散能力的因素就需提高风速和鼓风31、动能；相反则需降低风速和鼓风动能。冶炼强度与鼓风动能的关系生产实践证明，在相似的冶炼条件下，鼓风动能随冶炼强度的提高而降低，并形成双曲线关系，见图4。这是因为随冶炼强度的提高，风量增加，风口前煤气量加大，回旋区扩大为维持适宜的回旋区长度以保持合理的煤气流分布，并应扩大风口，降低风速和鼓风动能。图 4 鼓风动能与冶炼强度的关系入炉原料质量与鼓风动能的关系评价原料质量好坏的内容很多，经常使用的主要评价指标之一有矿石含铁量、含粉率(小于5 mm)和高温冶金性能等，这些指标都对料柱透气性有很大影响。长期生产实践证明，原料含铁量高、渣量少、粒度均匀、含粉率低，高温冶金性能好能适应较大的风速与鼓风动能。而32、且相比之下，含粉率高的不利影响更为明显，这是因含铁量低时需增加单位生铁的焦炭消耗量，焦炭的透气性好，可以减轻含铁量低渣量大对炉料透气性的不利影响，见图5和图6。图5 矿石入炉品位对鼓风多年及冶炼强度的影响图6 梅山高炉烧结矿小于5 mm粉末含量与鼓风动能的关系喷吹燃料与鼓风动能的关系高炉喷吹燃料代替部分焦炭，必然增加焦炭负荷，料柱内矿石量增加，焦炭量减少料柱透气性越差，加上部分喷吹燃料在直吹管内就燃烧，增大了风口出口处的混合气体量(部分燃料燃烧形成的煤气与鼓风的混合气体)，而且喷吹燃料的挥发分高，燃烧形成的煤气量也大，所以，在其他条件相似时，喷吹量在100 kg左右时的风速、鼓风动能都应比不喷33、吹燃料时低一些(图7)。图7 喷煤对鼓风动能的影响(小于150 kg/t) 近年来随着精料技术的进步和大喷煤量(180220 kg/t生铁)的实现，出现了相反的现象，即大喷煤量下边缘气流发展了，中心打不开，需要用中心加焦、缩小风口以增大风速等手段来发展中心。因此，喷煤量大时，风速和鼓风动能的变化应根据实际情况决定。富氧鼓风与鼓风动能的关系高炉采用富氧鼓风时，由于风中含氧量提高，同等冶炼强度所需要的空气体积减少(主要是氮气减少)，使生成的煤气量也减少，所以，要求富氧时的风速、鼓风动能比不富氧时高一些，见图8。图8 喷煤对富氧率对鼓风动能及冶炼强度的影响冶炼不同铁种与鼓风动能的关系同一高炉在相似条34、件下，由于冶炼不同铁种，单位生铁所生成的煤气量是不同的，所以与之相适应的风速和鼓风动能也不同。如冶炼铸造铁比冶炼炼钢铁的燃料比高，煤气量多，炉缸热度高。因此，冶炼铸造铁时的风速和鼓风动能应低于冶炼炼钢铁，见图9。图9 不同铁种对鼓风动能及冶炼强度的影响风口长短与鼓风动能的关系所谓风口长短，是指风口伸人炉缸内部的长短。伸人炉缸内较长的风口，易使风口前的回旋区向炉缸中心推移，等于相对缩小炉缸直径，所以它比伸人炉缸内短的风口的风速和鼓风动能应小一些。一般长风口适用于低冶炼强度或炉墙侵蚀严重、边缘煤气容易发展的高炉，见图10。风口数目与鼓风动能的关系在高炉容积、炉缸直径相似的情况下，一般是风口数目越多35、，鼓风动能越低，但风速越高。从鼓风动能的计算公式可知当冶炼强度一定时，风量(Q)也一定，则风口数目(n)越多，鼓风动能(E)必然降低见图11。图10 风口长度对鼓风动能及冶炼强度的影响图11 风口数目对鼓风动能及冶炼强度的影响合适的鼓风动能的波幅范围一定条件下合适的鼓风动能不是一个定值，因鼓风动能与风量是三次方的关系，微小的风量波动就会造成较大的鼓风动能波动。允许的正常波动范围，随高炉容积大小而变，一般波幅在20左右，1000 m3以上的高炉动能波幅约为10 kJ/s，而且这个允许波幅的大小与原料质量等影响炉料透气性的因素有关，原料含铁量低、含粉末率高、透气性差时，容易破坏顺行，允许鼓风动能的36、波幅小，相反，炉料透气性好时，允许鼓风动能波幅大些，有时高达2000 kgm/s。确定合适的风口直径选择合适鼓风动能的目的就是为了确定风口直径的大小。如前所述鼓风动能与9个因素有关，而其中的固定因素(炉型、炉缸直径、风口数目等)对鼓风动能的影响也是固定的；在变动因素中，对鼓风动能，也是对风口直径影响最直接的是冶炼强度、鼓风压力、风温等送风参数。上面还讲到合适的鼓风动能有一个允许的波幅，为了不因少量风量变动就调整风口直径，在计算风口直径时，以选择其上限为宜，其计算公式是：式中 S每个风口的平均截面积，m2；t送风温度，；P送风压力，kgf/cm2(1kgf/cm2=0.1 Mpa)；n风口数目，37、个；E鼓风动能，kgfm/s(1kgfm=10 J)；K每昼夜燃烧的燃料量，t/d。风口前理论燃烧温度在高炉冶炼中的和计算的方法高炉的热量几乎全部来自风口前燃料燃烧和鼓风带入的物理热，风口前燃烧带热状态的主要标志就是理论燃烧温度。它的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且由于它决定煤气温度，因而也对炉料传热、还原、造渣、脱硫以及铁水温度、化学成分等产生重大影响。在喷吹燃料的情况下，理论燃烧温度低于界限值后，还会使燃料的置换比下降，燃料消耗升高，甚至使炉况恶化。所以，风口前理论燃烧温度是炉缸热状态的一个重要指标。理论燃烧温度可通过计算公式(热力学的平衡)，也可用经验公式求得。下面介绍几个国内外厂家的经38、验公式供参：日本君津厂： t理=1559+0.839 t+4.972O2-4.972W油-6.033WH2O日本中山厂： t理=1573+0.818 t+4.866O2-4.972W油-5.775WH2O澳大利亚BHP厂： t理=1570+0.808 t+4.372 O2-4.4W油-5.85WH2O-(2.372.75)W煤首钢一高炉： t理=1563+0.7938 t+40.3 O2-2.0W煤以上各式中 t热风温度，；O2国外为每1000 m3鼓风中的富氧量，m3；首钢高炉为富氧率，；W油每1000 m3鼓风中喷吹的重油量，kg；W煤每1000 m3鼓风中喷吹的煤粉量，kg； WH2O鼓39、风湿度，g/m3。以上各厂的经验公式都是在其具体生产条件下通过长期资料积累和归纳得出的，它们适用于各厂自己的条件，在应用时要注意生产条件的差别，尤其我国的生产条件与国外差别较大，直接应用会出现较大的误差，例如某厂在喷煤时应用日本的经验公式算得t理只有1900 ，远低于实际生产中的t理，通过理论计算的公式计算出的t理在2150 左右，与实际基本相符。对比首钢高炉的经验公式与日本、澳大利亚各厂的经验公式也能看出冶炼条件不同造成t理的差别。要求圆周进风均匀的意义炉缸工作良好，不仅要求煤气流径向分布合理，也要求圆周气流分布均匀。长时间圆周工作不均匀会出现炉型部分侵蚀，破坏正常的工作剖面。影响圆周工作不40、均匀的原因主要是风口进风不匀，如首钢3号高炉19701972年之间，铁口上方风口长期堵塞，此风口上方的炉墙就结厚。另外，不均匀喷吹燃料，也会影响圆周工作。如首钢试验高炉有4个风口，其中两个风口喷煤粉，另两个不喷，不喷煤的风口由于风口前理论燃烧温度高，经测定炉腹平面的焦炭分别达到1655、1680；而喷煤的风口，理论燃烧温度低一些，同一炉腹平面的焦炭温度只有1420 、1250 。这种圆周工作的不均匀必然导致上部矿石预还原程度不均匀，从而破坏炉缸工作的均匀与稳定。现在，一般操作稳定顺行，生产指标好的高炉，各风口前理论燃烧温度相差不大于50。利用直观现氮与仪表判断送风制度的合理性 判断送风制度是否41、合理除了计算风速、鼓风动能、理论燃烧温度、测量回旋区深度外，还可通过直观现象与有关仪表的反映进行判断。表3列出了长期生产实践中积累分析风速和鼓风动能过大、过小的经验。表3 判断鼓风动能的直观表象内容鼓风动能正常鼓风动能过大鼓风动能过小仪表风压稳定并在一定小范围内波动波动大而有规律，出铁前出渣前显著升高，出铁后降低曲线死板，风压升高时容易发生崩料悬料仪表风量稳定，在小范围内波动波动大，随风压升高风量减少，风压降低，风量增加曲线死板，风压升高，崩料后风量下降很多料尺下料均匀整齐不均匀，出铁前料慢，出铁后料快不均匀，有时出现滑尺与过满现象炉顶温度带宽正常，温度波动小宽窄，波动大，料快时温度低，料慢时42、温度高带宽，四个方向有分岔风口工作各风口工作均匀活跃，风口破损少风口活跃，但显凉，严重时破损多，且多坏风口内侧下端风口明亮，易不均匀与生降，炉况不顺时自动灌渣，风口破损多炉渣渣温足，流动性好，上下渣均匀，上渣带铁少，渣口破损少渣温不够均匀，上渣带铁多，易喷花，不好放上渣，渣口破损多渣温不均，上渣热而变化大，有时带铁多坏渣口多生铁物理热足，炼钢铁常是灰口，有石磨析出物理热低一些，但炼钢铁白口多而硫低，石磨少铁水暗红，炼钢铁为白口，硫高，几乎没有石磨送风制度主要参数在日常操作中的调节内容 送风制度主要参数的调节是在炉况出现波动，特别是炉缸工作出现波动时进行的。调节的目的是尽快恢复炉况顺行、稳定，并43、维持炉缸工作均匀，热量充沛，初始煤气分布合理。(1) 风量。在日常生产时，高炉应使用高炉料柱透气性和炉况顺行允许的最大风量操作，即全风量操作。这样既保持高产充分发挥风机的动力，消除留有调节余地的放风操作。风量调节应在炉况不顺或料速过快会造成炉凉时采用，必须减风时可一次减到需要水平，在未出渣铁前减风应密切注意风口状况避免灌渣。在恢复风量时，不能过猛，一次控制在3050m3/min，间隔时间控制在2030 min。(2)风温。热风带人炉缸的高温热量是高炉的重要热源(收入可达总热量的30左右)，也是降低燃料比的重要手段，高炉生产应尽量采用高风温操作，充分发挥高风温对炉况的有利作用，也充分发挥热风炉的44、能力，要消除热风温度保留50100 作为调节手段的现象。生产中要尽量采用喷吹燃料和鼓风湿度来调节炉缸热状态的波动。在必须降风温时，应一次减到需要水平，恢复时要根据炉况接受程度逐步提到正常水平，一般速度在50 /h，切忌大起大落。(3)风压。风压反映着炉内煤气量与料柱透气性适应的状况，风压波动是炉况波动的前兆，现在生产中广泛采用透气性指数来反映炉内状况。由于它的敏感性，有利于操作者进行判断，做出及时调节。生产中会出现由高压转常压操作的情况，这不仅给高炉带来产量和焦比的损失，而且还影响炉顶余压发电机组的正常工作。这种情况的出现有炉内的原因，例如处理悬料等，但更多的是炉前操作和设备事故，所以加强炉内45、外精心操作和设备的科学管理，消除隐患，是减少高压改常压操作的重要措施。 (4)鼓风湿度。在不喷吹燃料的全焦冶炼时，加湿鼓风对高炉生产是有利的，而且还是调节炉况的好措施，它既可消除昼夜和四季大气湿度波动对炉况波动的影响，还可保证风温用在最高水平。利用湿分在燃烧带分解耗热，用加减蒸汽的办法来稳定炉缸热状态，而且分解出来的O2还可起到调节风量(1m3风加10g湿分约相当于加风3)的作用，H2则可以扩大燃烧带。但是综合鼓风发展后，加湿鼓风的作用被综合鼓风取代，在大喷煤时不但取消加湿，还要脱湿。(5)喷吹煤粉。它不仅置换了焦炭，降低了高炉焦比和生铁成本，而且成为炉况调节的重要手段，即将过去常用的风温、湿46、分调节改为喷煤量的调节。在采用喷煤量调节时应注意几点：一、 要早发现、早调节；二、 调节量不宜过大，一般为0.51.0 t/h，最大控制在2 t/h；三、 喷煤有热滞后现象，它没有风温和湿分见效快，一般滞后24 h，所以要正确分析炉温趋势，做到早调而且调节量准确。(6)富氧。在我国富氧首先是作为保证喷煤量的措施，其次是提高冶炼强度以提高产量。目前还很少有高炉专用制氧设备来保证高炉用氧，大部分是利用炼钢的余氧，因此要常用富氧量来调节尚有困难。一般是在喷煤量大变动时，用氧量才作调整，而且是先减氧后减煤，先停氧后停煤。(7) 风口面积和长度。风口面积和风口直径是在适宜的鼓风动能确定后再通过计算确定风47、口面积和直径。一般面积确定后就不宜经常变动。在有计划地改变操作条件，例如换大风机，大幅度提高喷煤量等应相应改变风口面积。在处理事故或炉况长期失常时也动风口面积，例如早期出现炉缸中心堆积时就可缩小风口，经常采用风口加砖套的办法来缩小风口，或临时堵风口缩小风口面积，目的是将煤气引向中心，提高炉缸中心区温度。在炉况改善后，捅去砖套或堵风口的泥。为活跃炉缸和保护风口上方的炉墙也可采用长风口操作，一般风口长度在中小高炉上是240260 mm，在大高炉上是380450 mm有时更长一些，例如宝钢的风口长度达650700 mm。为提高炉缸温度，现在很多厂使用斜风口，其角度控制在5左右，而中小高炉有时增大到748、9。装料制度和上部调节装料制度是炉料装入炉内方式的总称或是对炉料装入炉内方式的有关规定。通过选择装料制度，用改变炉料在炉喉的分布达到煤气流分布合理，实现改善煤气热能和化学能的利用性能以及炉况顺行状况的调节方法称为上部调节。可供高炉操作者选择的装料制度的内容有：批重、装料顺序、料线、装料装置的布料功能变动(例如双钟炉顶的布料器工作制度，变径炉喉活动板工作制度；无钟炉顶的布料溜槽工作制度)等。料线及其高低对布料的影响在我国料钟式高炉，以大钟最大行程的大钟下沿为零点，无料钟式高炉，以溜槽垂直位置下端为零点，也有用距下端0.50.9 m作为料线零点，从零点到炉内料面的距离叫做料线。高炉生产时要选定一个49、加料的料线高度，一般中小高炉的料线在1.21.5 m，大高炉的在1.52.0 m。料线的高低，可以改变炉料堆尖位置与炉墙的距离(见图12)，料线在炉料与炉喉碰撞点(面)以上时，提高料线，炉料堆尖逐步离开炉墙；在碰撞点(面)以下时，提高料线会得到相反的效果。一般选用料线在碰撞点(面)以上，并保证加完一批料后仍有0.5 m以上的余量，以免影响大钟或溜槽的动作，损坏设备。碰撞点(面)以下的料线在生产中一般不使用，因为炉料经碰撞点反弹后，形成的料面和堆尖，缺少规律性，只有在开炉装料和赶料线时才用来判断装料的深度。图12 不同料线时炉料堆尖的位置批重及对布料的影响和合理的批重 装入炉内一批料的质量称为批50、重，一批料中矿石部分的质量称为矿石批重，焦炭部分的质量称为焦炭批重，知道其中之一的批重和负荷就可算出另一种的批重，生产中常说的批重大小是指矿石批重。研究表明每座高炉有一个临界批重，当矿石批重大于临界值时，随批重的增加而加重中心，过大则炉料分布趋向均匀，且出现中心和边缘都加重的现象。当批重小于临界值时，矿石布不到中心，随批重增加而加重边缘。 在一定冶炼条件下，每座高炉有个合适的矿石批重，在选定时可参考同类操作得好的高炉的资料，也可参考一些研究者的建议或经验式计算： 焦炭批重 W焦=(0.030.04) 焦层厚度 Y焦=450+(0.088750.125)Vu式中 W焦料批中焦炭批重，t；Y焦焦层51、厚度，mm；d1炉喉直径，m；Vu高炉有效容积，m3。高炉有效容积Vu/m31002506001000150020003000400炉喉直径(d1/m) 2.53.54.75.86.77.38.29.8矿石在炉喉平均厚度/m0.510.460.410.400.430.450.440.40焦层平均厚度/m 0.560.590.440.430.460.480.470.49 在选定合适的批重时，要考虑原燃料条件、冶炼强度和喷吹燃料以及两次上料间炉顶温度上升速率与波幅等因素。近年来精料得到落实，铁分增高、粉末减少，料柱的透气性改善，批重得到扩大，取得很好的效果。随着冶炼强度的提高，风量增加，中心气流增52、大，要适当扩大批重以抑制中心气流。在喷吹煤粉数量不大，风口前燃烧率高时，鼓风动能有所增加，炉缸中心温度提高，有条件加大批重以加重中心的负荷，但是喷吹量大于150 kg/t，特别是200 kg/t以上时，未燃煤粉数量增多，中心气流受到抑制，这时不但不能增加中心的矿石量，相反还要用中心加焦的技术来打开中心。因此上部调节应密切注意煤气流变化而采取相应措施维持煤气流分布。双钟式高炉装料方法和对布料的影响 钟式高炉上的装料方法按炉料人炉顺序可分为：正装，在一批料中将矿石装在前面；倒装，将焦炭装在前面。在一批料中前后都有焦炭的叫半倒装；在一批料中矿石和焦炭只开一次大钟，同时装入炉内的叫同装；矿石和焦炭分开53、两次人炉的叫分装。将两批料的矿石和焦炭分别加在一起，一次人炉的叫双装。由于焦炭的透气性比矿石的好得多，先矿后焦的正装装料法，使边缘堆放的矿石多些，增加了煤气上升的阻力，使边缘煤气流量减少些，叫做加重边缘。相反，先焦后矿的倒装法，边缘堆放的焦炭多些，可改善边缘透气性，使边缘煤气流增加，叫做发展边缘。按炉料装入顺序、五种装料方法对加重边缘的程度由重到轻排列如下： 装 料 方法 符 号 正同装 矿矿焦焦 OOCC 正分装 矿矿焦焦 OOCC 半倒装 焦矿矿焦 COOC 倒分装 焦焦矿矿 CCOO 倒同装 焦焦矿矿 CCOO 另外，双装法是为了集中加矿焦，以便能加厚料层处理管道行程，表示方法是矿矿矿矿54、焦焦焦焦。 实际生产中往往不是只用一种装料方法，而是m个正装加上n个倒装或半倒装的几种装料方法的合理组合，用m/(m+n+)的比值表示装料方法加重边缘的程度，结合实际调剂组合比例，以达到边缘与中心煤气流分布合理的目的。为使圆周布料均匀，采用六站旋转式布料器的高炉，要求m/(m+n+)的比值大于3，尽量避免出现6的简单倍数。应当说明的是上述装料顺序对布料的作用是在堆尖接近炉墙、矿石堆角大于焦炭堆角的情况下才能达到的，如果因粒度组成等原因造成在炉内矿石堆角与焦炭的堆角相等，则装料顺序将对布料不起作用；而如果矿石堆角小于焦炭堆角时，则会出现反常现象，即正装疏松边缘，加重中心；倒装加重边缘，疏松中心。55、高炉无钟炉顶的组成部分和特点无钟炉顶是20世纪70年代由卢森堡PW公司推出的，它彻底实现了布料和密封两个职能完全分开的原则，即起密封作用的上下密封阀与布料无关，而起布料作用的溜槽不起任何密封作用，而且利用布料溜槽的旋转或摆动，可实现定点、环形、扇形和螺旋4种布料，还可以向中心部位加料。现在使用的无钟炉顶有并罐式和串罐式两种见图13。并罐式无钟炉顶由受料斗、料罐(包括上下密封阀和闸阀)、叉形管、中心喉管、旋转溜槽及其传动装置、高压均压装置、冷却系统等组成。现在一般使用双罐并列，有的高炉也使用三罐品字形布置。图13无钟炉顶示意图a一并罐式；b一串罐式装料时，由料车或皮带机来的料进入受料车，由翻板控56、制炉料进入左罐或右罐，上闸阀打开炉料进入罐内，装满后关闭上闸阀和上密封阀进行均压，均压后打开下密封阀和下闸阀，炉料经叉形管后沿中心喉管卸人溜槽，旋转溜槽按工作制度将料布在炉喉料面。当料罐卸完料后，关闭下密封阀和下闸阀，打开均压放散阀将罐内高压气体放散，料罐处于装料状态。两个罐轮流使用，每个罐都装备有称量和料位测控装置，布料旋转溜槽由其上方的行星齿轮箱控制，箱内通有氮气或加压净煤气以防止炉内高温带尘煤气进入箱内，因此又将传动齿轮箱叫气密箱，它还用氮气或水冷却。 并罐式的布料仍未能完全解决炉料偏析问题，尤其在单环布料时，其偏料程度并不优于大钟布料，因此用三罐品字形布置的并罐或上下罐串联的串罐式无钟57、炉顶来克服这一缺陷。 串罐式的上罐起受料和贮料作用，下罐设有上下密封阀、料流调节阀和称量装置。由于下罐的下料口与高炉中心线重合，从而避免了炉料的偏析，也减轻了炉料对中心喉管的磨损。串罐式炉顶有多种形式(PW、SS、紧凑式等)。鞍钢使用的串罐式炉顶将上罐设计成旋转的，在装料时上罐的旋转有利于克服炉料粒度偏析。目前无钟炉顶已普及到300 m3级高炉。无料钟布料的特点 无料钟装置是一种区别于传统双钟的新型的布料装置，它取消了传统的大小料钟机构，从而克服了钟式炉顶的缺点，它采用可任意改变倾角的旋转溜槽完成布料任务。旋转溜槽的倾角，转速和转角都可以调节，因此可构成各种布料方式。在上一批料的过程中，如果溜58、槽倾角固定不变，则为单环布料；一边上料一边改变倾角，则形成多环螺旋布料；溜槽固定不动，则成定点布料；溜槽倾角不变在圆周方向的一定弧线上来回移动，则成扇形布料，一般上一批料，溜槽旋转89圈，从生产实践中总结出有以下操作特点：(1)布料平台。钟式布料堆尖靠近炉墙，中心的漏斗较深，料面不稳定；无钟布料通过溜槽进行多环布料，易形成由焦炭组成的平台，料面由平台和漏斗组成，通过平台形式调整中心焦炭和矿石量，漏斗内用少量的焦炭稳定中心气流。适宜的平台由实践决定。(2)粒度分布。钟式布料小粒度随堆尖的位置较多地集中在边缘，大粒度滚向中心；无钟布料采用多环布料，小粒度分布在较宽的范围。(3)矿焦比。钟式布料时由59、于所谓矿焦层间产生的边界效应，即矿石把焦炭推挤向中心形成焦炭与矿石的混料区，使矿焦比发生变化；无钟布料时料流小而面宽，布料时间长，矿石对焦炭的推挤作用小，焦炭料面被改动的程度轻，平台范围内的矿僬比稳定，层状比较清晰，有利于稳定气流分布。(4)利用矿角、焦角及角度差调节和控制气流分布，一般ao=ac+(24)，首钢的经验是ao和ac同时同值增大，边缘和中心同时加重，而ao和ac同时同值减小，则边缘和中心都减轻；ao单独增大，加重边缘，减轻中心；ac单独增大，加重中心作用大，控制中心气流很敏感，而ac减小时，则中心发展；炉况失常需要发展边缘和中心，保持煤气两条通路时，可采用两个ac将焦炭一半布到边60、缘，另一半布到中心，而ao不动。总之无料钟布料，在溜槽的有效角度调节区内，可以把炉料布到炉喉截面的任何一个位置上，是一种多变、灵活、反应快的布料装置。炉料分布中的界面效应不同的炉料装入炉内，在两料料面接触的边界上相互作用造成混料和料面变形的现象叫界面效应。因为这种界面效应大都是在矿石装到焦炭层料面时发生的，有人称它为矿石对焦炭的推移作用，也有人称它为焦炭层的崩塌现象(图14)。图14 界面效应示意图(a一界面效应机理；b一大小批重的影响)图b中：1一原焦炭料面；2一撞击后的焦炭料面；3一球团矿；4一焦炭 在钟式布料和使用导料板布料时，这种现象严重，而用无钟布膨成焦炭平台时，几乎不发生这种现象，61、但在无钟布料中仅用单环布料将堆尖布在靠近炉墙时，这种现象依然发生。所以无钟炉顶应采用多环布料，建成稳定的焦炭平台。 两种粒度组成不同的炉料装入炉内，在界面上互相渗透、混合是不可避免的，一般焦炭层中混入的矿石体积约为15 %。焦炭与矿石的粒度差别越大，渗混层所占比例越大。渗混层由于小颗粒渗人大颗粒，空隙度变小，透气性变差，煤气通过时的阻力损失增大(在实验室模拟试验测得的渗混层阻力损失占每层料总阻力损失的9 %26 %)，对高炉强化不利。因此要整粒，尽量缩小炉料间粒度差别，特别要将粉末筛尽。矿石对焦炭的推挤作用会使料层中的矿僬比发生变化，根据测定，一般被推挤的焦炭量占每层焦炭总量的4 %16 %。62、在特定的条件下(焦炭粒度与矿石粒度差别太大，矿石粉末太多时)也会出现后装入的矿石把先装入的矿石冲击而推挤向中心。这种现象应该尽量避免，因为它会造成中心气流不足和炉缸死料柱温度不足，给生产带来不利影响。矿石性质对炉料在炉内的分布的影响 矿石影响布料的因素主要是堆密度、粒度等对堆角与滚动性的影响。天然矿石堆密度大、滚动性差、堆角大，相对地在炉内边缘堆得多；烧结矿疏松多孔，堆密度小，同等重量的体积大，炉内分布面宽，相对地减少了边缘堆积量；球团矿虽然密度比烧结矿大些，但形状整齐呈球形，堆角小易滚到中心。按加重边缘由重到轻排列，其顺序是：天然矿烧结矿球团矿。另外，石灰石之类的熔剂，应尽量布放到中心，防止63、边缘生成高黏度初渣，使炉墙结厚。特别要重视矿石粒度对堆角变化的影响，一般焦炭在炉内的堆角略小于大块矿石的堆角，而接近于小块矿石的堆角，图15显示了装料顺序和粒度对布料的影响。同样是正装，小块矿换成大块矿时，边缘的矿焦比变化不大，但中心的矿僬比却变化很大，小块矿时的矿焦比只有原来大块矿时的20。在生产中如果冶炼条件没有变动，而出现煤气流大的变化，就应查证是否是粒度组成变化而引起的。图15 装料顺序和粒度对布料的影响煤气流分布、煤气能量利用与高炉顺行之间的关系炉内煤气流的分布状况直接影响煤气能量的利用与高炉顺行。由于上升气流具有一定的压力和流速，对下降炉料构成阻力，影响下料。为了使煤气的化学能和热64、能得到充分利用，希望煤气流与炉料尽可能均匀地接触，但这样的接触方法对下降炉料却产生最大的阻力，不利于高炉顺行。从高炉顺行的角度来说，希望煤气流有明显的两股通道，即有较为发展的边缘气流和中心气流，边缘气流可减少炉料与炉墙之间的摩擦力，中心气流消除中心死区，可减少料块之间的摩擦阻力，但煤气流的这种分布对煤气能量利用很不利。可见，高炉顺行与煤气能量利用之间有一定的矛盾，合理的煤气分布就是采用适当的送风制度和装料方法控制好炉内两股煤气流的发展程度，在保证顺行的基础上，达到煤气能量利用最好和燃料消耗最低的目的。炉顶二氧化碳(CO2)曲线和用它来判断炉内煤气流的分布答：炉顶CO2曲线，就是定期(一般是每班65、12次)从炉喉下面的周边4个互成90的方向(或两个互成180的方向)上取出径向各点(一般取5个点)的煤气进行CO2含量(体积分数)分析，以取样部位直径为横坐标，煤气中CO2含量为纵坐标画出的曲线。它反映炉喉各点CO2含量的高低，可用来判断炉内煤气流分布状况。因为煤气中CO2的高低反映了煤气与矿石之间接触是否良好，间接还原反应是否进行得充分。所以，煤气中CO2的高低也反映了炉内矿石的分布状况。矿石集中的部位CO2高，矿石较少的部位CO2低。而矿石是影响炉内透气性的主要因素，矿石集中的部位透气性差，此处煤气流必然较少，矿石较少的部位透气性好，此处煤气流必然会大些，因此，可以用炉顶CO2曲线来判断炉66、内煤气流的分布状况。另一方面，因为煤气是炉内传热介质，所以煤气流的分布也反映温度分布，煤气流大的地方温度高，煤气流小的地方温度低。表5列出生产中存在的四种煤气分布情况。表5 高炉煤气分布类型类型名称炉顶煤气炉顶十字测温温度曲线煤气上升阻力煤气利用程度相应的软熔带性状形成的原因和条件采用的装料制度高炉寿命边缘发展(馒头形)小差以下V形原燃料条件差，强度低，粉末多，渣量大，500 kg/t以上小料批，低负荷，倒装为主短两条通路(双峰形)较小较差以下W形原燃料粒度组成差，渣量大，在400500kg/t批料不大，负荷不重，正倒混合循环装料短中心发展(喇叭花形)较大较好左右形原燃料质量好，粉末被筛除，渣67、量350kg/t左右，高炉较强化料批较大，负荷较重，正装为主较长平坦形大好以上平坦形原燃料质量很好，渣量250kg/t左右，冶炼强度在1.01.2之间大料批，重负荷，正分装长由CO2曲线来分析炉内煤气能量利用与煤气流分布可根据以下几点分析：(1)中心与边缘CO2的高低，可说明中心与边缘气流的发展程度；(2) CO2曲线平均水平的高低，说明高炉内煤气流是否利用得好坏；(3)4个方向CO2曲线的对称性说明炉内煤气流是否偏行；(4) CO2曲线的平均水平无提高的情况下，CO2最高点移向2、3点，也说明煤气能量利用有所改善，因为此处正对应于炉内截面积大、矿石多的地方。(5)某一方向长期出现第2点甚至扩68、展到第3点的CO2含量低于第1点，说明此方向炉型破损，有结厚现象。炉顶煤气温度曲线和判断炉内煤气流分布炉顶煤气温度曲线是用炉顶十字测温装置测得的炉顶径向上五点煤气温度而绘制的温度曲线。一般炉顶十字测温装置安装在炉喉上方、离料面0.51.0 m处，也有安装在料面以下的。图15是十字测温装置的测温点的径向分布和测得的温度分布曲线。从图上看出炉顶煤气温度曲线的外形与炉顶煤气CO2曲线相反，即煤气温度高的地方CO2值低，温度低的地方CO2值高。一般可根据中心点温度判断中心气流强弱程度；边缘点温度判断边缘气流强弱程度，并以炉顶煤气温度曲线为依据调节装料制度。用十字测温装置测定炉顶煤气温度曲线并用它来判断69、煤气流分布的优点在于它的连续性，和消除人为因素的干扰，传统的炉顶煤气CO2曲线是由人工每个班取12个样，通过奥氏分析仪分析得到取样时的煤气中CO2浓度的曲线，所以它是不连续的，取样和化验分析有很多人为因素干扰。这样根据十字测温得到炉顶温度曲线来调节装料制度既及时又较准。在使用十字测温装置时，要注意：(1) 测温装置影响布料，炉料进入高炉时撞击装置，弹向测温杆的两侧，在装置形成料沟，料车装料比无钟溜槽装料严重，小高炉比大高炉严重，料沟会引发管道行程；(2) 十字测温装置如果离料面距离过大时，煤气离料面后发生混合，测点所得温度是混合煤气温度，不能完全正确反映实际的煤气流分布，所以必须控制好料线，不宜长期深料线操作；(3)测温热电偶容易损坏，维修量大等。图15 十字测温装置测温径向分布(a)和温度分布曲线