降料面操作本是高炉操作中难得一遇的操作,随着现代环保要求的日趋常规化,高炉开停炉操作频繁,降料面操作也就相应地成为高炉操作者需要详细了解并能熟练运用的一项高炉操作技能.当前降料面主要采用炉顶打水降料面方式。

    研究降料面过程中炉顶煤气成份的变化规律,一是可以根据炉顶煤气成份的变化,分析推测料面下降的部位,二是可以防止因降料面过程中H2,O2浓度过高引起爆炸事故,保证停炉安全.降料面过程中,一般要求每三十分钟取气分析一次,料面降到炉腰以下后,根据生产需要也有要求每十五分钟取气分析一次的,各厂要求稍有不同.

一 降料面过程中CO2及CO的变化规律

   现代无钟炉顶高炉,一般炉顶都设有打水装置,所以,一般停炉前不再做预休风处理,许多高炉甚至在停止上料前已开始根据顶温控制下料,把料面降到了炉身中上部,因此,其在停止下料开始降料面后,炉顶煤气的变化主要经历以下三个时期的变化.

    1 二氧化碳下降期,随着料面的降低,料层厚度变薄，炉内可供还原的含铁原料越来越少,间接还原反应逐渐减弱,因此,二氧化碳的含量也逐步降低。

    2 二氧化碳相对平稳期,随料面下移,二氧化碳含量越来越低,当料面到达炉身下部接近炉腰时,也即软熔带附近,炉内已不再有未还原的含铁原料,炉内剩余的全部是焦炭,间接还原反应完全终止。此时二氧化碳含量达到最低值,也就是我们常说的捌点,之后的二到三小时内(持续时间视风量不同而不同),二氧化碳值在一个相对稳定的范围内上下波动。二氧化碳的含量主要由碳的气化反应C+CO2=2CO进行的程度决定.

   3 二氧化碳回升期,随料面距风口越来越近,炭素气化反应越来越不完全,风口燃烧焦碳产生的二氧化碳越来越多的直接溢出料面,随料面逐步接近风口，二氧化碳含量逐步升高.但是，通常随着料面逐步接近风口，会逐步减风，料面越低，风压也越低，煤气流速的降低促进了碳素气化反应，所以实测时，二氧化碳浓度上升不一定明显，亦或还有回调，视减风幅度不同而波动。

   原则上来说，一氧化碳与二氧化碳的浓度应该是互补的，即二氧化碳下降一个点浓度，一氧化碳应上升一个点浓度，反之，二氧化碳上升一个点浓度，一氧化碳必下降一个点浓度。二氧化碳稳定在一定范围，一氧化碳也必稳定在一定范围。实际操作中实测数据并非如此，打水降料面过程中，不可避免的会有部分水量接触到料面炙热的焦炭上，发生水煤气反应，虽然这个反应在料面表层发生，反应不可能完全进行，但总会有一部分一氧化炭产出，一氧化碳产出量与反应进行的完全程度有关，也与接触到料面层的水量有关。

二降料面过程中H2及O2的变化

  降料面过程中产生氢气和氧气,主要是炉顶打水落到炙热的焦层表面,使水发生水煤气反应.

                        2H2O=2H2+O2

                         2C+O2=2CO

   因为反应在料层表面进行,第一步水分解反应生成的氢气和氧气马上被上升的煤气流冲散,使第二步反应进行的很不完全,所以只有很少一部分氧气和碳反应消耗掉.另一部分氧气则进入煤气中。氢气的含量与打水量及打水方式有关.也即打水落到焦炭层表面的水越多,氢含量越高。由上面反应方程式第一步可看出，水分解后产生氢气的体积是氧气的两倍，且分解出的氧还要部分参与第二步的反应。所以氢气变化的浓度要远大于氧气变化的浓度。氢气的爆炸极限下限为4%，但实际操作中一般要求氢气浓度不应超过12(原因可能是氢的浓度和氧的浓度是成正比增加的，氢浓度达到爆炸下限时，氧的浓度可能还很小，根本不致于爆震)，氧气浓度顶温在300度以下时，不应超过2%，顶温在300度时，氧浓度不应超过1.8%.顶温600度时,氧浓度不应超过0.8%.下表为某高炉降料面过程中实测气体成份。

               表一 某750立方高炉降料面煤气成份表

三根据气体成分推测料面高度

   通过降料面过程中二氧化碳的变化，可以粗步推测料面下降位置，一般二氧化碳含量出现捌点，料面基本在炉身下部接近炉腰部位。短时期的二氧化碳平稳期，料面一般在炉腰部位。二氧化碳开始回升，则料面已进入炉腹部位。随二氧化碳的回升一氧化碳的下降,当两者出现交叉时,做为料面降到风口的标志.

四防止降料面过程中的爆震措施

   降料面过程中，应努力保证氢氧浓度在规定范围内，不致于产生较大的爆震，以保证生产安全。釆取适当的措施可有效防止氢氧浓度超标。

   1改进打水装置，提高打水雾化程度，减少落到料面的水量。

   2采用氮气雾化打水装置，一方面充分雾化打水，另一方面氮气也可以冲淡氢氧浓度。

   3 适当控制风压风量，从而降低打水量，防止氢氧超标。

   4 釆用炉顶通氮降温方式，取消或降低打水量，虽然安全，但会相对增加成本，且需要有专门的通氮装置。

小结:1研究降料面过程中煤气成分变化，一是可以预测料面下降部位。二是防止氢氧超标，保证生产安全。

    2实测数据有时并不象理论推测的那样界线分明，这跟打水方式方法及打水量有关，也与控制风压风量幅度有关。

   3 理想的降料面程度是降到风口以下300－500mm(也称作深降料面停炉，主要通过控制后期出铁频率实现)，实降过程中往往会因各种原因而达不到预期目的，个人认为，应以安全第一为准则，即便料面稍有差距，完全可以通过后期的扒炉弥补，切记安全为天。

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