CN102681560A - 一种熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法，包括以下步骤：计算氧气需求总量；根据所述氧气需求总量和富氧浓度设定值计算混氧空气需求总量；和根据所述富氧浓度设定值、混氧空气需求总量、氧站供氧纯度和空气中含氧气的比例计算所述熔炼系统中空气需求量和氧气需求量。通过本发明可精确地计算熔炼系统中空气需求量和氧气需求量，并且通过对富氧浓度设定值的调整还可实现空气需求量和氧气需求量的联动调整，因此有利于炉温的改善。

Description

一种熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别涉及一种熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法。
背景技术
氧气顶吹熔炼法是现代化有色金属熔池熔炼工艺，可用于铜和铅等的一次和二次熔炼，以及铜镍熔炼和铜吹炼。由于它具有基建和作业成本低、节能环保、原料和燃料灵活、粉尘少等优点，因此目前获得了广泛的应用。而温度控制是氧气顶吹炉工艺控制的核心因素。稳定的炉温对于延长炉衬寿命和喷枪寿命都是至关重要。目前，影响炉温的主要因素包括精矿成分、下料量波动性、富氧浓度、重油量、给煤量等。
在熔炼生产中，若炉温过高会造成炉内耐火砖脱落和喷枪的烧损，缩短炉子和喷枪的寿命；若炉温过低，则反应不完全，导致物料损失，同时给后续工序带来困难。因此为了实现顶吹熔炼反应的热力学平衡，顶吹炉的温度控制是生产的关键，然而由于物料成分的复杂和入炉料量的波动，不容易通过单一的温度控制回路实现，因此对炉温的控制成为了目前亟待解决的问题。空气和氧气流量的控制是熔炼系统中炉温控制关键因素，然而目前空气和氧气流量的控制还不够精确，且无法联动调整，因此需要改进。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别提出了一种熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法。
为达到上述目的，本发明一方面提出一种熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法，包括以下步骤：计算氧气需求总量；根据所述氧气需求总量和富氧浓度设定值计算混氧空气需求总量；和根据所述富氧浓度设定值、混氧空气需求总量、氧站供氧纯度和空气中含氧气的比例计算所述熔炼系统中空气需求量和氧气需求量。
在本发明的一个实施例中，还包括：根据所述空气需求量和氧气需求量对氧气流量控制器和空气流量控制器进行设定。
在本发明的一个实施例中，所述富氧浓度设定值可调整。
在本发明的一个实施例中，所述计算氧气需求总量进一步包括：测量精矿、煤和燃油的当前流量值；根据所述精矿的当前流量值和氧料比计算精矿燃烧所需的氧气流量值；根据所述煤的当前流量值和氧煤比计算煤燃烧所需的氧气流量值；根据所述燃油的当前流量值和氧油比计算燃油燃烧所需的氧气流量值；对所述精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和获得氧气需求总量。
在本发明的一个实施例中，根据氧气需求总量和富氧浓度设定值通过以下公式计算混氧空气需求总量：
Figure BDA0000049703310000021
其中，TDair为混氧空气需求总量，TDoxy为氧气需求总量，SPCoxy为设定的富氧浓度设定值。
在本发明的一个实施例中，根据富氧浓度设定值、混氧空气需求总量、氧站供氧纯度和空气中含氧气的比例通过以下公式计算所述熔炼系统中空气需求量和氧气需求量：
Figure BDA0000049703310000022
SPair＝TDair-SPoxy；其中，SPoxy为氧气流量控制器设定值，SPair为空气流量控制器设定值，Poxy为氧站供氧纯度，Pair为空气中含氧气的比例。
通过本发明可精确地计算熔炼系统中空气需求量和氧气需求量，并且通过对富氧浓度设定值的调整还可实现空气需求量和氧气需求量的联动调整，因此有利于炉温的改善。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法流程图；
图2为本发明实施例的氧气需求总量的计算方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，为本发明实施例的熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法流程图，包括以下步骤：
步骤S101，计算氧气需求总量。
在本发明中对熔炼所需的总氧气量进行分析，熔炼所需的总氧气量主要由三部分组成，如下表所示，为熔炼所需氧气量的分类和算法。
  分类   计算方法
  精矿燃烧所需氧气   由“配料计算”得到的氧料比(每吨干精矿反应所需要的氧气)乘以干精矿给料率。
  煤燃烧所需氧气   由“配料计算”得到的氧煤比(每吨潮煤燃烧所需要的氧气)乘以潮煤给料率。
  油燃烧所需氧气   固定的氧油比(每升燃油燃烧所需要的氧气)乘以熔炼模式下的燃油流量
在本发明的一个实施例中，提出了具体计算氧气需求总量的方法，如图2所示，为本发明实施例的氧气需求总量的计算方法流程图，包括以下步骤：
步骤S201，测量精矿、煤和燃油的当前流量值。
步骤S202，根据精矿的当前流量值和氧料比计算精矿燃烧所需的氧气流量值。
步骤S203，根据煤的当前流量值和氧煤比计算煤燃烧所需的氧气流量值。
步骤S204，根据燃油的当前流量值和氧油比计算燃油燃烧所需的氧气流量值。
步骤S205，对精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值进行求和以获得氧气需求总量。
步骤S102，根据氧气需求总量和富氧浓度设定值计算混氧空气需求总量。
在本发明的一个实施例中，根据氧气需求总量和富氧浓度设定值通过以下公式计算混氧空气需求总量：
Figure BDA0000049703310000031
其中，TDair为混氧空气需求总量，TDoxy为氧气需求总量，SPCoxy为设定的富氧浓度设定值。
在本发明的优选实施例中，富氧浓度设定值是可调整的。由于氧站供氧纯度和空气中的氧气含量一般固定不变，因此根据计算得到的氧气需求总量，可以通过改变富氧浓度设定值即可实现氧气和空气流量的配比控制。当氧气需求总量增加时，风氧需求量总体就会增加；在氧气需求总量固定的前提下，若设定的富氧浓度越高，则混氧空气需求总量越低，氧气需求量越高，空气需求量越低。反之若设定的富氧浓度越低，则混氧空气需求总量越高，氧气需求量越低，空气需求量越高；在氧气需求总量固定的前提下，若氧站供氧纯度越高，则氧气需求量越低，空气需求量越高。反之若氧站供氧纯度越低，则氧气需求量越高，空气需求量越低。
步骤S103，根据富氧浓度设定值、混氧空气需求总量、氧站供氧纯度和空气中含氧气的比例计算熔炼系统中空气需求量和氧气需求量。在本发明的一个实施例中，根据富氧浓度设定值、混氧空气需求总量、氧站供氧纯度和空气中含氧气的比例通过以下公式计算所述熔炼系统中空气需求量和氧气需求量：
Figure BDA0000049703310000041
SPair＝TDair-SPoxy；其中，SPoxy为氧气流量控制器设定值，SPair为空气流量控制器设定值，Poxy为氧站供氧纯度，Pair为空气中含氧气的比例。
步骤S104，根据计算得到的空气需求量和氧气需求量对氧气流量控制器和空气流量控制器进行设定。
通过本发明可精确地计算熔炼系统中空气需求量和氧气需求量，并且通过对富氧浓度设定值的调整还可实现空气需求量和氧气需求量的联动调整，因此有利于炉温的改善。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算氧气需求总量；
根据所述氧气需求总量和富氧浓度设定值计算混氧空气需求总量；和
根据所述富氧浓度设定值、混氧空气需求总量、氧站供氧纯度和空气中含氧气的比例计算所述熔炼系统中空气需求量和氧气需求量。
2.如权利要求1所述的熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法，其特征在于，还包括：
根据所述空气需求量和氧气需求量对氧气流量控制器和空气流量控制器进行设定。
3.如权利要求1所述的熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法，其特征在于，所述富氧浓度设定值可调整。
4.如权利要求3所述的熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法，其特征在于，所述计算氧气需求总量进一步包括：
测量精矿、煤和燃油的当前流量值；
根据所述精矿的当前流量值和氧料比计算精矿燃烧所需的氧气流量值；
根据所述煤的当前流量值和氧煤比计算煤燃烧所需的氧气流量值；
根据所述燃油的当前流量值和氧油比计算燃油燃烧所需的氧气流量值；
对所述精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和获得氧气需求总量。
5.如权利要求4所述的熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法，其特征在于，根据氧气需求总量和富氧浓度设定值通过以下公式计算混氧空气需求总量：其中，TDair为混氧空气需求总量，TDoxy为氧气需求总量，SPCoxy为设定的富氧浓度设定值。
6.如权利要求5所述的熔炼系统中空气和氧气需求量的计算方法，其特征在于，根据富氧浓度设定值、混氧空气需求总量、氧站供氧纯度和空气中含氧气的比例通过以下公式计算所述熔炼系统中空气需求量和氧气需求量：
S P oxy = TD air × ( SPC oxy - P air ) P oxy - P air ;
SPair＝TDair-SPoxy；
其中，SPoxy为氧气流量控制器设定值，SPair为空气流量控制器设定值，Poxy为氧站供氧纯度，Pair为空气中含氧气的比例。
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