高炉炉体温度分析方法.docx
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高炉炉体温度分析方法
高炉技术人员分析、讨论材料之
2#高炉炉体温度分析方法
单位:
首秦公司炼铁部
作者:
炼铁技术质量室
日期:
二〇一一年十月十一日
目录
1前言2
2炉体温度的分析3
2.1炉底中心点温度分析4
2.2炉基炉底温度分析6
2.31段炉衬温度分析8
2.42段炉衬温度分析11
2.53段炉衬温度分析13
2.64段炉衬温度分析15
2.77段炉衬温度分析18
2.88段炉衬温度分析20
2.96、7、8段冷却壁温度分析22
2.109段炉衬、冷却壁温度分析26
2.1110段炉衬、冷却壁温度分析30
2.1211段冷却壁温度分析34
2.1312-15段冷却壁温度分析36
3总结43
4下步工作重点44
1前言
高炉炉体温度能够反映炉缸的工作状态,也能反映出炉墙的粘结及渣皮脱落情况,将炉体温度分析与高炉炉况表现结合起来,对稳定高炉操作、制定合理的高炉操作方针起着至关重要的作用。
首秦1#高炉与2#高炉冷却壁构成不同,炉体各部位对应的冷却壁段数也不同,本文以2#高炉2011年9月份炉体温度为例,通过对炉体各段日平均及小时温度数据的分析,对分析的重点及分析方法做出说明,以供参考、交流。
2炉体温度的分析
炉体温度数据包括日平均及小时数据,其中小时数据采用整点瞬时值,日平均为当天小时数据的平均值。
高炉工长处还能显示连续炉体温度曲线。
炉体温度分析需将此三种数据曲线结合起来,以尽可能准确地反映炉体温度波动趋势,并与炉体冷却水流量(风口、中缸、炉门高压水及炉底、炉体软水)、装料制度等结合起来,找出炉体温度波动的原因,制定合理的应对措施。
日平均温度曲线可以抓住大趋势,看出炉体温度在历史中所处的位置;小时温度曲线可以查找具体波动原因。
2.1炉底中心点温度分析
2#高炉炉底为2层陶瓷垫(400mm+800mm)+2层微孔炭砖(400mm*2)+2层半石墨质高炉炭块(400mm*2)结构,中心点有三处,分别为TE3004(4.85m)、TE3009(5.7m)和TE3034(6.1m),位于第二层半石墨质高炉炭块及微孔碳砖下方。
炉底水冷管标高4.75m,位于TE3004点下方。
下图为2#高炉2010年10月1日至2011年9月27日炉底中心点日平均温度曲线(TE3034点6月1日损坏,现以相邻的TE3035点代替,计划检修时更换)。
在上图中,温度急剧下降处为高炉检修及中修,2#高炉炉底软水一直全关,可得出结论:
炉缸铁水不流动,炉缸热量由冷却壁软水带走较多,导致炉底中心点温度急剧下降;中修喷涂时(2011年4月),时间较长,还会造成炉底死铁层厚度增加。
2011年9月8日开始,炉底中心点温度有所上升,由图可见,靠下位置温度上升幅度较大,经分析,可能是由导热系数不同造成。
微孔炭砖和半石墨质高炉炭块导热系数相同,室温≥6W/m.K,300℃≥9W/m.K,600℃≥13W/m.K,下层温度低,导热系数低,则炉底铺砖的蓄热能力强,温度增幅大。
对炉底中心点温度下降的原因,个人分析如下:
主要受焦炭负荷、风速、鼓风动能、铁水产量影响,即主要受中心死焦堆大小的影响。
在风口回旋区,鼓风中的氧将90%以上的煤粉燃烧成CO,剩余的氧燃烧焦炭,在回旋区下沿和靠近高炉中心处焦炭下落到死焦堆。
焦炭负荷低,则煤气利用率下降,有更多的焦炭降落到死焦堆,导致中心死焦堆变大;一般降低焦炭负荷时伴随着矿批缩小,导致铁水产量降低,出铁量少,出铁时对炉缸铁水的扰动效果差,这两方面原因都会导致高炉中心处铁水流动和铁水向死焦堆的渗透效果变差,引起炉底温度降低,死铁层厚度增加,从而进一步影响铁水流动和渗透效果。
上图为2011年9月份2#高炉炉底中心点小时温度曲线,由图及数据表查出,炉底温度在9月8日9点突然上升,TE3034点上升幅度最大,从9点开始,每小时分别上升7℃、5℃、8℃、3℃、3℃、2℃、3℃、2℃、2℃、1℃……,增幅逐渐减小,但开始增幅很大,感觉有些异常,具体原因待查(炉底软水关死,是否由于开始憋铁,铁水液面上升,死焦堆上浮,出铁后中心处铁水流动性大幅好转,引起温度升高)。
结论:
中心点温度重要性极高,特别是TE3034点,能够很大程度反映炉缸活跃程度,需高炉工长随时掌握。
对此温度,作出日平均曲线掌握其变化趋势即可,有波动时,用小时平均曲线分析具体原因。
2.2炉基炉底温度分析
2#高炉炉基炉底测温点位置如下图所示:
下图为2010年10月1日至2011年9月份的炉基炉体日平均温度曲线:
对上图及数据分析,结论如下:
1温度急剧下降处反映了高炉检修及中修喷涂的情况;
2TE3002点损坏,显示值为0;
3TE3001和TE3003点温度值最低;
4TE3004点温度值较高,且近期大幅升高,与其余点温差拉大;
5其余4点温度值相近,差别较小;
6对炉底5点温度分析,可以看出9月8日前各点温度差距小,9月8日后TE3004点温度快速升高,温差拉大,可认为中心处凝固的部分铁水重新熔化,中心处铁水流动较边缘处好或者边缘角落处铁水受出铁扰动小,不流动(需参考热电偶布置点半径)。
(2#高炉热电偶平面布置图公司档案室处未查到,需进一步核实,确定炉基炉底及1段热电偶布置点的半径)
2#高炉炉基炉体9月份小时温度曲线如下图所示,情况与日平均温度曲线基本相同,能看出是9月8日9点温度突然上升,且TE3003点温度与炉底4点温度很接近。
结论:
炉底5点温度分布情况能够在一定程度上反映出炉缸中心和边缘的活跃程度,可做出曲线以供参考。
2.31段炉衬温度分析
2#高炉1段冷却壁高1.4m,在标高4.9m至6.3m位置,4.9m也为半石墨质高炉炭块的起始位置,共计44块。
1段炉衬测温点位置如下图所示:
下图为2010年10月1日至2011年9月份的1段炉衬日平均温度曲线:
对上图及数据分析,结论如下:
12011年1月13日1段炉衬温度TE3034、TE3035、TE3049点分别达到历史最高值496.29℃、507.33℃和623.26℃,之后进入下降阶段。
9月8日开始企稳回升。
26月1日TE3034点损坏,显示值突然降为0;
34月中旬高炉中修喷涂,时间较长,造成炉缸死铁层部分铁水凝固,正常生产后又较快恢复。
由小时平均温度看出,温度范围分为个3区间,对应着3个半径处的温度值,两层均为内环温度高外环温度低。
两层最外环温度相近,说明测温点已靠近边缘;两层中间8个点和内环的温差约均为50℃左右,可认为上部对应着炉缸铁水区;9月8日起也有温度突然升高现象,温度上升幅度稍平缓。
结论:
1段炉衬温度能够直接反映炉缸的工作状态和炉底的侵蚀情况,炉底温度中心点TE3034点也在此区间。
2.42段炉衬温度分析
2#高炉2段冷却壁高2.0m,在标高6.33m至8.33m位置,共计45块(有两小块高度985mm)。
2段炉衬测温点位置如下图所示:
下图为2010年10月1日至2011年9月份的2段炉衬日平均温度曲线和2011年9月份2段炉衬小时温度曲线:
对日均曲线和小时曲线以及数据分析,结论如下:
1在曲线上,2段与1段炉衬温度有相似性,均体现出2011年1月份炉缸达到最高点及后期的下降,9月份温度的止跌回升;但变化幅度没有1段温度明显,且有一定的滞后性。
2小时温度曲线呈现锯齿状,可能与出铁有关,出铁引起炉缸铁水流动,加快热量传递过程,引起炉衬小幅波动。
结论:
2段炉衬温度对应着炉底陶瓷杯、陶瓷垫及部分死铁层,测温点均在侧壁,有稳定的软水冷却,温度波动幅度比1段炉衬温度小,能为1段炉衬温度的分析结果提供验证。
2.53段炉衬温度分析
2#高炉3段冷却壁高2.0m,在标高8.36m至10.39m位置,共计44块,对应着铁口位置(铁口中心线标高9.5m,南北炉门各有4块冷却壁,结构和重量与其它冷却壁不同)。
3段炉衬测温点位置如下图所示:
下图为2010年10月1日至2011年9月份的3段炉衬日平均温度曲线和2011年9月份3段炉衬小时温度曲线:
对日均曲线和小时曲线以及数据分析,结论如下:
1从日均曲线看,3段炉衬温度波动幅度较小,温度基本保持平稳,与2段炉衬温度相似;温度高点和低点的差值在50℃以内(剔除异常点)。
2小时温度曲线上,9月17日炉况波动在3段2层炉衬温度上表现明显,显示出炉况波动(气流、管道、塌料)对炉缸的活跃度及热量有较大影响。
此次炉况波动在3段1层上表现不明显。
3从日均及小时温度曲线上看,温度有分层现象,温度偏低处为北铁口及东北方向测温点,可能是北铁口泥包较大造成;南铁口及东南方向测温点温度较高,其它点温度正常。
结论:
3段炉衬对应着高炉出铁口位置,炉门8块冷却壁使用高压水冷却,南北铁口还各有一个水盒子,采用常压水冷却。
3段炉衬温度波动幅度较小,作出日曲线关注波动趋势即可,小时温度曲线能够反映炉缸工作状态,需注意。
2.64段炉衬温度分析
2#高炉4段冷却壁高1.57m,在标高10.4m至11.97m位置,共计40块。
4段炉衬测温点位置如下图所示:
下图为2010年10月1日至2011年9月份的4段炉衬日平均温度曲线和2011年9月份4段炉衬小时温度曲线:
对日均曲线和小时曲线以及数据分析,结论如下:
1从日均曲线看,4段炉衬温度波动幅度很小,剔除检修异常点,温度基本保持平稳。
此段位于炉缸靠上位置,与液态渣铁基本接触不到,软熔带滴落的液态渣铁在此段形成较厚粘结,造成温度波动幅度较小。
2小时温度曲线上,9月17日炉况波动在4段炉衬温度上表现明显,有较大幅度下降(东南方向测温点温降约70℃),可能是受理燃温度降低或炉缸热量、活跃度降低影响。
3从日均及小时温度曲线上看,正北方向测温点温度偏低,与3段炉衬温度反映情况相同,可能是由于粘结物较厚造成,也可能是受到漏水影响。
结论:
4段炉衬位于风口(5段)下方,对炉缸热状态反映比较灵敏,9月17日高炉气流管道引起的温差也比较大。
4段炉衬温度反映的情况与3段相同,正北方向温度低,东南方向温度高,温差大,原因还需和高炉炉况、风眼状态相结合,做出综合分析、判断。
4段温度也需高炉工长密切关注,作出日曲线、小时曲线分析。
2.77段炉衬温度分析
2#高炉7段铜冷却壁高1.97m,在标高16.6m至18.6m位置,共计40块,对应着高炉炉腰部位。
7、8段炉衬测温点位置如下图所示:
下图为2010年10月1日至2011年9月份的7段炉衬日平均温度曲线和2011年9月份7段炉衬小时温度曲线:
对日均曲线和小时曲线以及数据分析,结论如下:
1从日均曲线看,7段炉衬8个测温点有3点正常显示,2点温度偏低且波幅极小,3点显示0值。
3个正常点温度上下波动幅度不大;2个稳定点对应正东和正北方向测温点,若能排除显示异常因素,可认为此两处粘结较厚的渣皮;3个显示0值测温点可能是烧坏或者自然损坏,需检修更换时判断。
2小时温度曲线上,东南方向测温点温度波动幅度较大,且变化剧烈,可认为是渣皮脱落造成;西南和西北方向温度波动幅度正常。
结论:
7段冷却壁位于高炉炉腰位置,此处热负荷较大,日平均温度可反映内容较少,重点作出小时温度曲线,判断渣皮脱落情况及软熔带位置。
2.88段炉衬温度分析
2#高炉8段镶砖铜冷却壁高2.4m,在标高18.6m至21.0m位置,共计40块,对应着高炉炉身下部。
下图为2010年10月1日至2011年9月份的8段炉衬日平均温度曲线和2011年9月份8段炉衬小时温度曲线:
对日均曲线和小时曲线以及数据分析,结论如下:
1从日均曲线看,8段炉衬温度无异常点。
由4月中旬中修喷涂前后温度波动幅度可以看出,9月份8段温度的重心(8个测温点平均值)上移,波动区间扩大,基本达到了4月份高炉检修前的水平,认为喷涂料基本全部脱落。
8段喷涂料的脱落情况由冷却壁温度日平均值判断,8段炉衬温度日平均值曲线对结论提供佐证。
2小时温度曲线上,温度波动幅度大、频率高,可认为软熔带根部在8段位置。
3对不同方位测温点,因温度波动点较多,各方向均有,很难总结规律,需高炉工长勤查看瞬时温度曲线,判断渣皮脱落方位。
结论:
8段冷却壁位于高炉炉身下部,此处热负荷较大,需加强关注,作出日平均温度和小时温度曲线,判断渣皮脱落情况及软熔带位置情况。
2.96、7、8段冷却壁温度分析
2#高炉6、7、8段为铜冷却壁,位于炉缸、炉腰和炉身下部,测温点位置如下图所示:
下图为6、7、8段冷却壁2010年10月1日至2011年9月份日平均温度曲线和9月份小时温度曲线:
对6、7、8段冷却壁日均曲线和小时曲线以及数据进行分析,结论如下:
1温度值较低,且波动频率低,波动幅度小,且只有3个坏点(温度值为0,可认为是自然损坏),可以看出铜冷却壁冷却强度良好,渣皮大幅脱落后能快速形成新渣皮,对冷却壁形成有效保护。
2从冷却壁小时温度曲线单个测温点波动趋势上看,铜冷却壁渣皮形成的时间大约为2-5小时,且渣皮脱落后温度值也不会很高,如下图所示(截取7段冷却壁温度波动频繁的一段时间):
结论:
6、7、8段冷却壁所处部位热负荷极大,炉衬、冷却壁极易损坏(1#高炉6、7、8、9段冷却壁已损坏更换),2#高炉目前情况良好,说明使用铜冷却壁效果良好。
作出日温度曲线和小时温度曲线,对6、7、8段炉衬温度曲线的分析结果作出佐证。
2.109段炉衬、冷却壁温度分析
2#高炉9段单排管镶砖冷却壁高1.57m,在标高21.03m至22.6m位置,共计40块,处于高炉炉身下部。
9、10段炉衬测温点和冷却壁测温点位置如下图所示:
下图为2010年10月1日至2011年9月份的9段炉衬、冷却壁日平均温度曲线和2011年9月份小时温度曲线:
对日均曲线和小时曲线以及数据分析,结论如下:
1从日均曲线看,9段炉衬温度TE3380点(正北偏西处)4月18日检修时损坏,开始显示0值。
从中修喷涂前后温度波动幅度上看,认为目前大部分喷涂料已侵蚀。
28段采用铜冷却壁,炉衬温度基本在120℃以下,9段采用铸铁冷却壁,炉衬温度基本处于100~200℃之间,7段炉衬温度更低,在80℃以下,可解释为7段处于滴落带,渣皮粘结较厚。
由不同的炉体温度引申出一个问题:
炉体各段冷却壁和炉衬温度多少合适?
冷却强度标准如何制定,水量增减的标准如何确定?
3小时温度曲线上,9温度炉衬波动比8段幅度大、频率高,可认为是8段为铜冷却壁,冷却强度高,镶砖外粘结渣皮比较稳定。
4比较炉衬温度和冷却壁温度,两者比较接近,冷却壁温度还略显高,尚需进一步分析原因。
5对不同方位测温点,因温度波动点较多,各方向均有,很难总结规律,需高炉工长勤查看瞬时温度曲线,找出渣皮脱落方位,结合炉况表现作出综合分析判断。
结论:
9段冷却壁位于高炉炉身下部,此处热负荷较大,需加强关注,作出日平均温度和小时温度曲线,判断渣皮脱落情况及软熔带位置情况。
2.1110段炉衬、冷却壁温度分析
2#高炉10段单排管镶砖冷却壁高1.57m,在标高21.63m至23.2m位置,共计40块,处于高炉炉身下部。
下图为10段炉衬、冷却壁2010年10月1日至2011年9月份的日平均温度曲线和2011年9月份小时温度曲线:
对日均曲线和小时曲线以及数据分析,结论如下:
1从日均曲线看,10段炉衬及冷却壁温度测温点均正常。
从中修喷涂前后温度波动幅度上看,认为目前大部分喷涂料已侵蚀。
2从冷却壁日均温度来看,中修前冷却壁有3个(南部、西南部、西部)温度异常点,中修后慢慢发展成2个(南部和西南部位),温度较其他测温点明显偏高,需结合高炉炉况表现进行分析。
3对8、9、10段炉衬温度,因波动幅度较大,渣皮脱落情况可由高炉工长处瞬时温度曲线判断;渣皮粘结情况可结合炉衬日平均温度曲线和小时温度曲线作出判断,通过日平均曲线找出温度低点,用小时温度曲线确认粘结情况,如下图所示:
上图分析:
TE3387点(西北方向)全月温度偏低,波动幅度小,渣皮粘结较厚且稳定;TE3391点(东南方向)上半月温度偏低,波动幅度小,下半月波动幅度加剧,月底温度大幅升高,说明前期渣皮稳定,后期此处气流较盛,渣皮脱落;TE3386点(西北方向)全月温度波动基本正常,后期有波幅减小趋势,可关注。
结论:
10段冷却壁位于高炉炉身下部,日平均温度和小时温度曲线可直接看出内容不多,可对曲线作出处理后进行分析,判断渣皮脱落及粘结情况。
2.1211段冷却壁温度分析
2#高炉11段单排管镶砖冷却壁高1.57m,在标高23.23m至24.8m位置,共计40块,处于高炉炉身下部。
下图为2010年10月1日至2011年9月份的11段冷却壁日平均温度曲线和2011年9月份11段冷却壁小时温度曲线:
对日均曲线和小时曲线以及数据分析,结论如下:
1从日均曲线看,11段冷却壁TE3342测温点中修时损坏。
从中修喷涂前后温度波动幅度上看,认为目前喷涂料尚有部分剩余。
2从日均和小时温度曲线上看,TE3338(西南)温度较高,基本与10段情况对应,可认为此部位气流较盛,应结合炉况表现进一步分析。
3对11段冷却壁温度,从日均温度曲线上找出温度偏高及偏低点,用小时温度作出具体分析(TE3338点温度波动幅度大,渣皮生成及脱落频繁,可认为气流较盛;TE3341点温度一直偏低,此部位渣皮较厚,可认为此处气流较差),如下图所示:
结论:
11段冷却壁位于高炉炉身中部,可重点对温度较高点和温度偏低点作出分析,并通过上下的纵向对比,确定渣皮粘结情况或气流情况。
2.1312-15段冷却壁温度分析
2#高炉12-15段单排管镶砖冷却壁高1.57m,冷却壁高度1.57m,加上冷却壁砖缝0.03m,共计6.4m,在标高24.8m至31.2m位置,共计40块,处于高炉炉身上部。
各测温点位置如下图所示:
下图为12-15段冷却壁2010年10月1日至2011年9月份的日平均温度曲线和2011年9月份小时温度曲线:
对12-15段冷却壁日均曲线和小时曲线及数据进行分析,结论如下:
1从日均曲线看,14段冷却壁温度测温点TE3356点损坏。
从中修喷涂前后温度波动幅度上看,认为12段喷涂料尚剩余一小部分,13段喷涂料剩余较多,14、15段基本未侵蚀。
2从12-13段冷却壁日均温度来看,黄色曲线(北部)位置偏低,可认为喷涂料尚存较厚或者粘结有稳定的渣皮。
喷涂前14段冷却壁温度高于13段,可认为13段有粘结物。
14段中修喷涂前后温差较大。
3小时温度曲线上,各段温度波动均比较小。
在12-13段温度曲线,需注意青色曲线(东部)9月份均有一上升过程,可能是喷涂料脱落造成,脱落原因不明(可能是自然脱落,也可能是气流造成)。
4黄色(北部)温度曲线纵向比较,12段约50℃,13段约60℃,14段55℃,15段约53℃,原因需进一步讨论分析。
结论:
12-15段冷却壁位于高炉炉身上部,因点数较少,结论比较容易看出,可重点关注渣皮粘结情况。
3总结
本文通过对各段炉衬、冷却壁日均温度和小时温度的分析,得出结论,重要结论再进行纵向联系、验证。
主要提出了喷涂料脱落情况判定方法,渣皮粘结情况(气流情况)判定方法,炉体各部位粘结情况判定方法,渣皮生成时间确定方法,软熔带位置判定方法,提出了各段温度分析的重点及思路。
以上方法多为个人总结所得,因经验不足,且此方面资料偏少,准确性难以保证,需各位领导、同事指正,并在日常操作中不断积累、验证。
4下步工作重点
1、通过炉况的其它表现,验证由炉体温度分析所得出结论的正确性。
2、通过对异常炉况的分析,找出炉况异常时炉体温度表现的共通之处,在生产中加以注意。
3、找出炉体冷却强度的确定标准,即软水流量、来水温度的确定标准,以备炉况需要时使用。
4、制作出高炉工长、看水岗位、长寿工程师各自的工作底板,将高炉长寿管理工作系统化、制度化、标准化,明确各岗位工作职责和工作重点。
5、通过对炉体、炉皮温度分析,软水流量、温差分析,炉门、风口高压水分析,做到对炉体粘结情况的准确判断,并随时掌握炉缸、炉体的侵蚀情况,为高炉的顺稳、安全生产作出贡献。
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