高炉富氧鼓风的特点和作用
高炉冶炼是高温物理化学反应，参与反应的主要元素是Fe-C-O。Fe入炉内的仅是鼓风，后来发展高炉综合鼓风技术，即从高炉下部进入炉内的不仅有鼓风，还有富氧及各种可燃的碳氢化合物，甚至还有含铁、含CaO的粉状物质。富氧的目的原先主要为提高风中含氧，强化高炉冶炼，后来由于喷吹燃料技术发展，高炉喷吹的天然气、重油或煤粉量过大时，导致高炉理论燃烧温度过度下降，使高炉过程困难，同时也难于继续提高喷煤量。而高炉富氧之后，可以相应提高理论燃烧温度，提高反映区的氧化气氛，形成富氧喷吹技术，特别是富氧喷煤技术，更适合国内的实际。现在国内高炉喷煤量已普遍达到100kg/t，而宝山高炉达到200kg/t的国际水平，还有一大批高炉煤比超过了150kg/t，从高炉喷吹煤粉的实践可知道，在无富氧的条件下，煤比一般能达到100kg/t，个别可达到120kg/t，若想达到更高的水平必须配备富氧，否则将导致高炉喷煤置换比降低。目前国内高炉富氧一般在1—3的水平，个别可能高些。国外有的国家电力充足，富氧可达到10，甚至更高。敬业高炉这次富氧仍然是用炼钢余氧，但更大的目的在强化高炉冶炼，多出铁，当然也应相应提高煤比，所以一旦富氧，立即达到较高水平，富氧率达到2-3，没有多余的实践时间，更要求预先能掌握较多的富氧喷煤知识。
一、氧气的特点和制备方法氧气是自然界一种普通重要的物质元素，存在于大气中，存在于水中，存在于地壳的各种氧化物中，是人类生存的必备条件，也是自然界变化的必备条件。氧气和自然界的其他物质一样，有三种存在状态，一般为气态。在温度高于-183℃其为气态，无色透明，比重为1.429g/cm3。温度在-183℃—-219℃之间其为兰色的液体，当温度低于-219℃时，其为淡兰色的固体。就像水蒸气、水和冰一样。氧元素在元素周期表中处在第二周期，第Ⅵ族。原子序号为8，原子量为16，其原子核有8个质子和8个中子，核外有8个电子绕核旋转，电子层为2层，第一层有2个电子（饱和时为2个）第二层为6个电子（饱和时为8电子）因此极需从别处拉过2个电子，使外层电子饱和、稳定。在一定的条件下，极易和其他物质产生化合反应，生成相应的氧化物，CO、CO
2、H2O、……。其中应特别注意的是CO和CO2。任何氧化物或其他化合物的分子，随温度升高，原子间的结合力变弱，即容易将其原子分开。唯CO和CO2完全相反，随温度升高，其原子结合更牢固。因此不论焦炭也好，煤粉也好，虽然其燃烧是放热反应，随环境温度升高，其反应越激烈，这就是在高炉喷吹煤粉和其他碳氢化合物时，要求提高风温的原因。正常状态下，高炉的燃烧反应是在大气中的氧和燃料中的碳之间发生的，大气中参与反应的O2仅占21，其余79是N2和其他少量元素，实际不参与化学反应，只有温度的变化，因此高炉内的实际燃烧反应化学式应为：2C O2 79N2/21=2CO 79N2/21 2340千卡/千克碳如果鼓风中O2由21升高到25，其燃烧反应式为：02C O2 79N2/21=2CO 79N2/21V物=129.07升12C O2 78N2/22=2CO 78N2/21V物=124.22升22C O2 77N2/23=2CO 77N2/21V物=119.79升32C O2 76N2/24=2CO 76N2/21V物=115.73升42C O2 75N2/25=2CO 75N2/25V物=112.00升式中可见，当鼓风中的氧由21上升到25时，虽然燃烧同样的碳，产生同样的热量，但燃烧产物的体积下降了13.23，这样就便于高炉强化。初期用氧就是为高炉强化冶炼的。富氧率提高之后，燃烧产物减少，带到上部去的热量也少了，高炉热量集中在下部区域，产生下热上凉现象。而高炉喷煤多，理论燃烧温度下降多，高炉产生下凉上热现象，如果两者适当配合，使高炉内的温度分布趋于均匀，有利于整个高炉冶炼过程的进行。氧气制备在实验室用含氧化合物分解制备。工业上一般采用分馏法制备，由于当初冶金工厂的氧主要为炼钢转炉准备的，转炉要求氧纯度达到99.5以上，而高炉用氧对纯度要求不严。制备高纯度的氧能耗大，合理的方案应该单为高炉配备制氧机，现在国内已有个别厂用变压吸附的方式为高炉配备了制氧机。天津铁厂用液12全文查看氧压缩技术，为高炉配备了一台15000m3/h制氧机，由于其出塔压力即可达到0.6mpa，可直送高炉，不采用加压再减压的流程，氧的成本较低，仅0.32元/m3（正常的0.48元/m3）已正常使用六年多了，敬业高炉使用的仍然是炼钢余氧，但由于氧气供应能力大，高炉可以使用较多的氧气来提高产量，增加煤比。
二、富氧对高炉冶炼
过程影响高炉鼓风含O2提高之后，能加速高炉风口前的燃烧过程，提高理论燃烧温度，强化高炉冶炼，增加高炉煤比，但其和高炉提高风温不同，它不能带入附加的热量，其影响如下：
1、提高高炉冶炼强度由于鼓风含O2提高之后，高炉燃烧焦炭和煤粉的能力提高，也就是提高了高炉的冶炼强度，由于鼓风和富氧含纯氧不同，富氧率提高1，能提高冶炼强度4.76，也就是说高炉产量按理论计算应提高4.76。
2、高炉富氧有利于炉况顺行高炉富氧后，由于燃烧同样的碳，其燃烧产物量下降，在一定的条件下相当于高炉减风，炉内煤气上升阻力减少，有利于高炉顺行，如果保持原有的煤气量，则相当于高炉加风。
3、对高炉焦比的影响高炉富氧对高炉综合焦比影响有好有坏，一般变化不大，但由于富氧后，煤比大大提高，可促使焦比降低。
4、高炉富氧之后，能提高高炉煤气的热值富氧后，由于煤气中N2量减少，有效的CO、H2相对增加，能提高煤气的热值，鞍钢统计富氧1，高炉煤气的热值提高3.4，热风炉反应好烧炉。
5、高炉富氧更有利于冶炼能耗高的铁种对于综合焦比很高铸造铁、硅铁等耗热量大的铁种，不仅能大大降低其燃耗，还能提高其产量。
敬业高炉富氧是在氧气富余的条件下进行，预计8月15日第三台制氧投产，9月1日高炉必须应用富氧来大幅度提高生铁产量，满足炼钢生产。将增煤比放在第二位，适当增煤，使风口理论燃烧温度维持合理水平，保高炉顺行。
三、高炉富氧供氧方法和安全用氧目前高炉富氧供氧方式分为三种，第一种机前供氧，即将氧气送入鼓风机吸风口和鼓风一起加压，经送风系统进入高炉风口内，国外有使用此种办法的，国内没有，第二种方式，机后供氧，即在鼓风从风机主管出来之后，在放风阀前某处，将氧气加入和冷风混合经加热送入炉内，这是国内大多数厂家使用的办法，第三种实际也是机后供氧，在炉台通过氧煤枪和煤粉混合，直送风口前，目的是提高局部区域氧浓度，使煤粉更完全燃烧，鞍钢作高煤比试验时用过，攀钢用过，包钢试验时也用过。天津铁厂5&emsp高炉有一套比较完整的氧煤枪供氧装置，由于安全原因，未敢使用，在2003年该高炉改造性大修已拆除。现在有的厂家应用的氧煤枪介质实际是压缩空气，因为从理论研究和实验室试验并不能证明这种方法，局部区域含O2升高，只要氧和空气混合，立即能达到均匀混合的程度，而且是在极短的时间内完成。敬业高炉富氧采用机后供氧的方法。从氧气厂来氧压力为1.6mpa，经两次减压进入冷风管道，高炉工长只要控制氧气压力调节阀即可达到所需的供氧量比较方便。高炉应用富氧冶炼一定要保证安全生产，国内高炉在应用富氧时造成过燃爆，导致人员伤亡，还有的厂在初次应用富氧时，由于氧气流量表不准，使实际供氧大大增加，而大量的烧坏高炉风口，它不是渣铁烧坏的，而是高温的气体将其熔蚀、烧坏的。应用氧气发生安全事故的原因，一者氧气本身就是强氧化剂，易燃易爆。二者使用不当，特别是送氧初期开启最后一道阀门，瞬间氧气流速极高，若管道内有残存的尘粒，铁锈片等杂物，也随氧气在管道内高速流动和管壁摩擦，产生火花，使氧气和金属铁迅速反应生成FeO，温度高，其为液体状态在管道内流动，使管壁变薄而爆裂，再引燃其他物质。因此，为防止事故氧气管道阀门必须干净，经过强度和严密性试验，脱脂和严格吹扫，不使管内有残留杂物。再者在开启氧气阀门前在管道内充N2，能减少阀门前后的压差，N2也能熄灭火源，等氧气阀门全开，氧气接通后关闭充N2阀门。用氧虽然危险，只要按操作规程正确使用，还是可以安全应用富氧和富氧喷吹煤粉技术的。高炉富氧喷煤学习材料（Ⅱ）敬业高炉富氧系统流程和操作注意事项敬业高炉鼓风富氧系统原由安钢设计院设计，从氧气厂出来的氧气压力为1.6mpa到炼铁区后经过一次减压到0.8mpa，再分配到各高炉区后，再减一次压，进入高炉冷风管道。其流程长、设备复杂，在2004年10月5&emsp高炉富氧时将其改造。在制氧厂，氧气压力由1.6mpa减为0.8mpa，经Φ159×4.5的管道直送5&emsp高炉富氧阀门站，再减压进入高炉冷风管道，流程简化，但试验仅进行44小时，即因无氧停止，效果比较明显，喷煤量达到7.82t/h，日产铁也达到较高水平。此次富氧机动处组织研究修改了设计方案，从氧气厂来氧的压力为1.6mpa到炼铁区后减压到0.8mpa，分成4支，分别进入4&emsp、5&emsp、6&emsp（予留）和小高炉阀门站，小高炉再分为3支，进入各高炉阀门站，具体流程和设备如下：
1、流量孔板
2、阻火器
3、截止阀DN250
4、过滤器YG-40P
5、快速切断阀ZSPQ-40KDN250
6、氧气压力调节阀组OZXT250
7、截止阀YTJW-25PDN1502
8、止回阀2
9、截止阀第一次减压：氧气厂来氧压力为1.6mpa,首先打开29阀充N2，然后依次打开3号阀（前后），5号阀和6号减压阀组，用6号调压阀组控制氧气压力，为0.8mpa然后分送各支管，该阀组为自动控制，关闭29号阀设定压力后，阀组保持规定的压力。一次减压后，氧气将进入各高炉阀门站，仅以4号高炉为例说明其操作程序，其流程和阀门编号如下图示：
7、截止阀DN150
8、自动式压力调节阀DN80
9、流量孔板DN150
10、快速切断阀
11、逆止阀
12、阻火器
13、逆止阀DN40
14、截止阀DN40
15、截止阀DN50接通支管系统：和总管接通原则一样，首先开启15号、14号截止阀在系统内通N2，然后逐步打开7号阀和10号阀，此时8号阀门前为氧气（压力0.8mpa）8号阀门后为空气加N2气（压力略高于高炉冷风压力）。然后远距离开启8号氧气压力调节阀，系统贯通，关闭15号、14号阀。工长可用8号阀（小高炉19号）调节供氧量，一般500、1000、1500、2000、2500m3/h(小高炉300、500、860m3/h)氧气进入高炉参与炉内的冶炼过程。同时相应调整焦炭负荷和喷煤量。保证高炉在新的热平衡状态下顺利进行。其他高炉接通氧和调整氧也按此程序进行。用氧量调整一般高炉是逐步提高的，敬业高炉用氧也需遵循此原则，但由于生产任务要求，进行速度应快些，使大高炉供氧量尽快达到2500m3/h（富氧率2.32）,尽量多增产，满足炼钢要求为企业完成全年生产任务作贡献。高炉使用氧气安全注意事项
1、首先供氧设备保证合乎要求，系统用四氯化碳清洗并用N2或干燥压缩空气吹扫，经过严密性和强度试验合格。
2、正确使用，即按技术规程用氧，特别是初次送氧有关领导应亲自指挥，开启阀门顺序正确，先通N2隋化。
3、用氧高炉及其周围环境干净，不能有油污及其他易燃品、劳保品、工具亦要无油污，注意防止静电。
4、快速切断阀能在非常状态下，迅速关闭，切断氧源。在支系统中，10号阀（小高炉为21号阀）在氧气压力0.9mpa，即自动关闭，也可根据管网实际情况作调整。另外，当高炉冷风压力
