[发明专利]一种适用于高比率球团矿冶炼的高炉炉型

说明书

一种适用于高比率球团矿冶炼的高炉炉型，属于高炉炼铁技术领域。本发明结合高炉球团矿冶炼技术特点，为了解决球团矿还原膨胀率高、布料过程料面形状不易控制、高炉中上部块状区炉料下降过程分布失衡等难题。本发明其技术特征在于：1)炉腰面积与炉缸面积之比为1.20～1.35；2)炉喉面积与炉腰面积之比为0.40～0.45；3)炉喉面积与炉缸面积之比为0.50～0.58；3)单位炉身高度上高炉直径变化率为0.30～0.42；4)单位炉腹高度上高炉直径变化率为0.36～0.52。本发明克服由于球团矿还原膨胀率高、低温还原粉化、球团矿下降过程的偏析偏聚等造成的高炉透气性恶化技术难题，从而实现高炉冶炼稳定顺行、高效长寿和节能低耗。

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，涉及一种高炉炉型设计方法，特别适用高炉球团矿入炉比率为40％～100％时，高比率球团矿冶炼工艺条件下高炉炉型的设计方法。

背景技术

高炉炉型是高炉冶炼过程热量、质量和动量传输以及冶金物理化学反应的几何空间。其物理本质是高炉内部的几何形状、结构尺寸及其之间的关系，高炉炉型是构成高炉本体的重要组成部分。长期以来，高炉炉型设计一直采用统计和类比的设计方法，脱离高炉生产的原燃料条件、工艺条件和操作条件，基本沿用比拟放大/缩小或参数调整的设计方法。采用这种方法设计的高炉炉型，不是结合具体的生产条件进行精准计算和设计的，因此长达10余年的一代炉役生产过程中，有些高炉长期处于炉况失常状态，生产故障频发、生产效率低、能源消耗高、使用寿命短。高炉炉型对于高炉冶炼稳定顺行、高效低耗和长寿安全都具有重要影响，合理的高炉炉型是高炉稳定运行和长寿的基础。从一定意义上讲，高炉长寿的本质目标，不是简单的追求一代炉役的寿命长短，而是要保持一代炉役期间合理稳定的高炉操作炉型，由此可见高炉炉型对高炉生产运行的重要意义。

高炉采用球团矿冶炼是实现高炉炼铁低碳绿色发展的重要技术途径。但是球团矿粒度较小且均匀、形状规则、含铁量高、体积密度高、滚动性强、安息角小、还原膨胀率高，存在布料过程料面形状不易控制、高炉中上部块状区炉料下降过程分布失衡、大量使用时高炉透气性恶化等问题，这是高炉高比率球团矿冶炼过程的关键难题，也是我国高炉球团矿入炉比率一直低于20％以下的原因之一，大量采用球团矿冶炼会增加高炉操作难度，特别对于2000m³以上的大型高炉，使高炉炉料分布难于调控甚至失控。高炉大比率球团矿冶炼的工艺条件下，实现能量的高效转换和利用，提高煤气利用率、降低碳素燃料的消耗，需要根据高炉内部冶金传输和反应工程的机制和规律研究探索。球团矿与烧结矿具有较大的理化性能差异，无论是含铁品位、粒度、堆密度、自然堆角、孔隙率、形状系数还是冶金性能都差异很大，特别是球团矿的还原膨胀率高达15％～20％甚至更高，对高炉中上部块状带的透气性影响很大，因此高炉炉型设计时必须充分考虑这种由于炉料理化性能变化所带来的影响。

发明内容

根据高炉高比率球团矿冶炼的工艺特点，发明了一种适用于高炉球团矿入炉比率为40％～100％原料条件下的高炉炉型设计方法，克服现有高炉炉型普遍采用的统计推算方法的缺陷和不足。

本发明采用如下的技术方案：

高炉炉型主要参数包括炉腰面积、炉缸面积、炉喉面积、炉腰面积、炉身高度、高炉横截面直径、炉腹高度；所述的炉腰面积与炉缸面积的比值为1.20～1.35，炉喉面积与炉腰面积的比值为0.40～0.45。

所述的炉喉面积与所述的炉缸面积的比值为0.50～0.58。

所述的炉身高度与高炉横截面直径变化率为0.30～0.42。

所述的炉腹高度与高炉横截面直径变化率为0.36～0.52。