CN107287372B - 一种高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法 - Google Patents

一种高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法。它是控制炉喉径向分段的焦炭负荷分布为：控制炉炉喉边缘0.8‑1.0m环带部分对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的0.90～1.05倍，中间环带宽度1.0～2.0m部分对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的1.30～1.50倍，中心漏斗环带宽度2.5～3.0m部分对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的0.60～0.80倍。且高炉在进行中心加焦生产时，中心加焦角度一般控制在8°～15°，中心加焦量以控制在焦批的15%～25%为宜。用本高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法进行高炉生产操作，高炉运行成本较低，高炉生产稳定,能够降低焦比10～15kg/t。

Description

一种高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法
技术领域
本发明涉及一种高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法。
背景技术
随着中国钢铁工业的发展，大型高炉所带来的经济效益和强有力的竞争力日益突出，对大型高炉的生产操作进行基础性研究就显得尤为重要。截至2017年1月高炉冶炼仍在保密状态，尽管在炉本体上安装了大量的检测装置，但都未能直接测算和反应出高炉内径向上焦炭负荷分布。为维持高炉正常生产，需要确定一定的焦比水平，为此要控制一定的焦炭批重和焦炭入炉方式，尤其是要实现高炉径向上，不同焦炭负荷的控制，其是控制炉内煤气流分布的重要手段，也是影响高炉稳定生产的重要因素之一,现有的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，高炉运行成本较高。
发明内容
为了克服现有高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法的上述不足，本发明提供一种高炉在正常生产时，在高炉径向上控制焦炭负荷分布，中心加焦角度和加焦量量化的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法；在高炉实施本方法高炉运行成本较低，高炉生产稳定,能够降低焦比10～15kg/t。
高炉正常生产时，需要确定一定的焦比水平，为此要控制一定的焦炭批重和焦炭入炉方式，需要根据高炉煤气流分布要求来调整高炉径向上不同的焦炭负荷分布。尤其是要实现高炉径向上，不同焦炭负荷的控制，其是控制炉内煤气流分布的重要手段，也是影响高炉稳定生产的重要因素之一。本发明提供高炉在稳定生产时在高炉炉喉径向上控制焦炭负荷分布，中心加焦角度和加焦量的方法，从而实现高炉煤气流的合理分布和炉况顺行状况的改善。
本发明技术构思
高炉正常生产时，需要根据高炉煤气流分布，来调整高炉炉喉径向上的焦炭负荷分布。本发明将炉喉在径向上沿半径方向分为三带，即将炉喉在半径方向上以炉喉侧壁为起点分为3段，第一段以炉喉侧壁为起点往炉中心延伸0.8-1.2m(一般1.0m）的距离；第二段为中间环带，宽度1.0～2.0m；第三段为中心漏斗环带，宽度2.0～3.5m。在这3个环带面上，根据高炉运行参数和炉况顺行程度，以高炉入炉焦炭负荷为基础焦炭负荷，将3个环带面上的焦炭负荷与其对比，确定高炉正常生产时沿炉喉半径径向上3个环带面上的焦炭负荷分布，以此量化高炉炉喉径向上焦炭负荷分布模型，指导高炉煤气流分布和高炉生产操作。
中心加焦的技术构思：中心加焦量的调整，初期计划中心加焦量在12%～15%，后据煤气流分布及炉况反应逐步增加中心加焦量，逐步调整至15%～20%，最高调整至25%～28%，后据炉况稳定性、煤气利用率高低和燃料消耗情况，最终调整稳定在15%～20%，实现了炉况稳定性良好，煤气利用率达到50.5%以上，燃料消耗低。调整过程为先增加中心焦炭量，后逐步往中心跟矿石，先疏松边缘再据边缘煤气流稳定情况及煤气利用率高低来调整边缘焦炭负荷。调整过程中维持一定的焦炭负荷（维持一定的煤比和燃料消耗）和充足的热量来保证炉况稳定顺行。
本高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法包括下述依次的步骤：
I 装料制度中对挡位、矿石与焦炭的控制：
档位依次分为1 2 3 4 5 6 档位是设备上分的档；
矿石相对档位，布料圈数依次分别为 3 3 3 3 2 1；
焦炭相对于档位，布料圈数依次分别为 4 3 3 2 2 3.5；
II 将炉喉在径向上沿半径分为3个环带部分，确定炉喉径向分段与档位、焦炭及焦炭负荷分布对应关系；
炉喉径向分段依次分为炉喉侧壁开始往炉中心延伸0.8-1.0m环带、中间环带宽度1.0～2.0m与中心漏斗环带宽度2.0～3.0m三个环带；
炉喉侧壁开始往炉中心延伸0.8-1.0m环带对应的是1，2档位；对应的矿石布料圈数都是3；对应的焦炭布料圈数分别是4与3，并且焦炭与档位相对应；对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的0.90～1.05倍，最佳1.00倍；中间环带宽度1.0～2.0m对应的是3，4档位；对应的矿石布料圈数都是3；对应的焦炭布料圈数分别是3与2，并且焦炭与档位相对应；对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的1.3—1.5，最佳1.40倍；中心漏斗环带宽度2.0～3.0m对应的是5，6档位；对应的矿石布料圈数分别是2与1，并与档位相对应；对应的焦炭布料圈数分别是2与3.5，并且焦炭与档位相对应；对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的0.6—0.8，最佳0.74倍；
III 计算焦炭负荷分布=炉喉径向分段区域内焦炭负荷/入炉焦炭负荷；入炉焦炭负荷=矿批/焦批；
IV 计算炉喉3部分（炉喉径向分为3个部分），焦炭负荷分别与入炉焦炭负荷类比；类比即炉喉3部分焦炭负荷分别÷入炉焦炭负荷；炉喉前1/3部分，中间平台1/3部分，中心漏斗1/3部分的焦炭负荷分别与入炉焦炭负荷类比；计算高炉炉喉径向分段的焦炭负荷分布。
上述的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，其步骤特征是在步骤IV还进行下述的操作：
a 以炉顶设备选型确定中心加焦角度为11°～15°，最佳13°,确定焦炭在布料入炉时不碰溜槽，中心加焦量控制在焦批的22%～25%；
b 视中心煤气流强弱，调整中心加焦角度至8°～10°，最佳10°,逐步减少中心焦量至20%；
c 重点关注边缘煤气流强弱趋势，减少中心焦量至15%～18%，提高炉况稳定性和煤气利用率，杜绝风口曲损和热负荷波动。
上述的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，其步骤特征是：在步骤IV 后，还进行步骤V 制定送风制度，风量、氧量、风温、湿度、风压与相关参数之间的关系为：
风量6400～6600 m3/min时，顶压240～245 Kpa；氧量在9000～11000m3/h（稳定在10000m3/h）时，K值 2.6～2.7；风温1200℃～1320℃时（稳定在1260℃），风速270～275 m/s；湿度4～6 g/m3时，鼓风动能14600～16000 kg.m/s；风压404～410 Kpa时，压差165～175Kpa。
炉顶十字测温枪中心电偶温度550～700℃，次中心温度240～280℃，边缘温度平：110～130℃； 炉顶温度200～220℃。
本发明的有益效果
在高炉实施本发明的炉喉径向焦炭负荷分布的方法后，炉况稳定顺行（无崩滑料），压量关系平稳（风压波动小，波动值在10Kpa内），热负荷趋于稳定（热负荷波动小，波动值在5%以内），波动幅度减小（波动幅度在5%以内），下料规整，无崩滑料，渣铁排放正常。炉顶十字测温枪中心电偶温度550～700℃，次中心温度240～280℃，边缘温度平：110～130℃； 炉顶温度200～220℃，煤气利用率50.5～51.5%。
第五、第六高炉实施中心加焦项目后,每年各项（六项）的降成本见表1，带来的总经济效益为：1083.9万元。
表1（万元）
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进一步说明。对于下面的实施例的说明有助于理解本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例
大型高炉炉喉直径大，一般在10.0～11.0m，本实施例是10.0m，炉喉面积达到78.5～95.0m2，本实施例是78.5m2。对其炉喉沿半径径向上进行焦炭负荷分段控制，是实现高炉生产操作，合理煤气流控制的重要手段。
本实施例在六高炉采取如下装料制度后炉况稳定性好转，为下述依次的步骤：
I 装料制度的控制见表2。
表2
档位（是设备上分的档） 1 2 3 4 5 6
矿石（单位是圈数） 3 3 3 3 2 1
焦炭（单位是圈数） 4 3 3 2 2 3.5
表2中矿石总圈数为3+3+3+3+2+1=15圈；焦炭总圈数为4+3+3+2+2+3.5=17.5圈。
将炉喉在径向上沿半径分为3个环带部分，计算炉喉径向分段的焦炭负荷分布见表3。
表3
III 计算焦炭负荷分布=炉喉径向分段区域内焦炭负荷/入炉焦炭负荷。(入炉焦炭负荷为矿批/焦批，焦炭负荷分布=区域内的焦炭负荷/入炉焦炭负荷。都是本行业的通用术语。)
入炉焦炭负荷=矿批/焦批对于炉喉直径10.0～11.0m的高炉，矿批/焦批=108÷21=5.14， 其中108与21，是从高炉生产实践中来的经验数据。（矿批/焦批是本领域的同用术语）
IV 计算炉喉3部分（炉喉径向分为3个部分）焦炭负荷分别与入炉焦炭负荷类比(类比在这里是炉喉3部分焦炭负荷分别÷入炉焦炭负荷）：炉喉前1/3部分，中间平台1/3部分，中心漏斗1/3部分的焦炭负荷分别与入炉焦炭负荷类比，计算高炉炉喉径向分段的焦炭负荷分布：
炉喉边缘，即炉喉前1/3部分的焦炭负荷=[（矿批）╳（3+3）/15]÷[（4+3）/17.5╳(焦批)] ÷ [（矿批）/(焦批)]=1.0；
中间平台1/3部分=[（矿批）╳（3+3）/15]÷[（3+2）/17.5╳(焦批)] ÷ [（矿批）/(焦批)]=1.40；
中心漏斗1/3部分=[（矿批）╳3.5/15]÷[（2+3.5）/17.5╳(焦批)] ÷ [（矿批）/(焦批)]=0.74。
依次得到炉喉边缘0.8～1.0m环带，中间环带宽度1.0～2.0m，中心漏斗环带宽度2.0～3.0m部分的焦炭负荷分布分别为入炉焦炭负荷的1.0倍、1.4倍和0.74倍，故炉喉径向上焦炭负荷分布控制，炉况稳定性好，煤气流分布和操作炉型稳定。
经过对中心加焦的布料角度、中心加焦量、布料角差关键工艺参数进行不断的修正调整，并制定了分3步走的调整思路：
1）、首先以炉顶设备选型确定中心加焦角度为13°，确定焦炭在布料入炉时不碰溜槽，中心加焦量控制在焦批的25%；
2）、视中心煤气流强弱，调整中心加焦角度至10°，逐步减少中心焦量至20%；
3）、重点关注边缘煤气流强弱趋势，减少中心焦量至15%～18%，提高炉况稳定性和煤气利用率，杜绝风口曲损和热负荷波动。六高炉视炉况优化调整中心加焦角度和加焦量。
经过3个多月探索，高炉消除了崩料和管道现象，炉况稳定性大幅度改善，煤气利用率达到50.5%以上。
制定送风制度，见表4。
表4
风量m<sup>3</sup>/min 氧量m<sup>3</sup>/h 风温℃ 湿度g/m<sup>3</sup> 风压Kpa
6400～6600 10000 1260 4～6 404～410
顶压Kpa K值 风速（m/s） 鼓风动能kg.m/s 压差Kpa
240～245 2.6～2.7 270～275 14600～16000 165～175
在上述操作制度的控制下，炉况稳定顺行，压量关系平稳，热负荷趋于稳定，波动幅度减小，下料规整，无崩滑料，渣铁排放正常。炉顶十字测温枪中心电偶温度550～700℃，次中心温度240～280℃，边缘温度平：110～130℃； 炉顶温度200～220℃，煤气利用率50.5～51.5%。
六高炉在采取炉喉径向分段的焦炭负荷分布控制后，炉内炉喉边缘1.0m宽度环带部分，中心漏斗环带宽度2.5～3.0m的焦炭负荷相对减轻，边缘和中心煤气流得到稳定和加强。高炉冶炼生产，在中心煤气流稳定、充沛的情况下，为避免炉墙结厚，必须保证一定的边缘煤气流。在这种操作制度下，六高炉实现了长期稳定顺行。
说明：1、焦炭负荷分布=炉喉径向分段区域内焦炭负荷/全炉焦炭负荷，倍。
2、6/15, 7/17.5, 5/17.5， 3.5/15, 5.5/17.5五个算术式中的6，7，5，3.5，5.5，是炉喉前1/3部分，中间平台1/3部分，中心漏斗1/3部分的布料圈数及其总和。

Claims (6)

1.一种高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，包括下述依次的步骤：
Ⅰ 装料制度中对档位、矿石与焦炭的控制：
档位依次分为1 2 3 4 5 6 档位是设备上分的档；
矿石相对档位，布料圈数依次分别为 3 3 3 3 2 1 ；
焦炭相对于档位，布料圈数依次分别为 4 3 3 2 2 3.5；
Ⅱ 将炉喉在径向上沿半径分为3个环带部分，确定炉喉径向分段与档位、焦炭及焦炭负荷分布对应关系；
炉喉径向分段依次分为炉喉侧壁开始往炉中心延伸0.8-1.0m环带、中间环带宽度1.0～2.0m与中心漏斗环带宽度2.0～3.0m三个环带；
炉喉侧壁开始往炉中心延伸0.8-1.0m环带对应的是1，2档位；对应的矿石布料圈数都是3；对应的焦炭布料圈数分别是4与3，并且焦炭与档位相对应；对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的0.90～1.05倍；中间环带宽度1.0～2.0m对应的是3，4档位；对应的矿石布料圈数都是3；对应的焦炭布料圈数分别是3与2，并且焦炭与档位相对应；对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的1.3—1.5倍；中心漏斗环带宽度2.0～3.0m对应的是5，6档位；对应的矿石布料圈数分别是2与1，并与档位相对应；对应的焦炭布料圈数分别是2与3.5，并且焦炭与档位相对应；对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的0.6—0.8倍；
Ⅲ 计算焦炭负荷分布=炉喉径向分段区域内焦炭负荷/入炉焦炭负荷；入炉焦炭负荷=矿批/焦批；
Ⅳ 计算炉喉3部分，焦炭负荷分别与入炉焦炭负荷类比；类比即炉喉3部分焦炭负荷分别÷入炉焦炭负荷；炉喉前1/3部分，中间平台1/3部分，中心漏斗1/3部分的焦炭负荷分别与入炉焦炭负荷类比；计算高炉炉喉径向分段的焦炭负荷分布。
2.根据权利要求1所述的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，其步骤特征是在步骤Ⅳ还进行下述的操作：
a 以炉顶设备选型确定中心加焦角度为11°～15°，确定焦炭在布料入炉时不碰溜槽，中心加焦量控制在焦批的22%～25%；
b 视中心煤气流强弱，调整中心加焦角度至8°～10°，逐步减少中心焦量至20%；
c 重点关注边缘煤气流强弱趋势，减少中心焦量至15%～18%，提高炉况稳定性和煤气利用率，杜绝风口曲损和热负荷波动。
3.根据权利要求2所述的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，其步骤特征是在步骤Ⅳ：
a 首先以炉顶设备选型确定中心加焦角度为13°,中心加焦量控制在焦批的25%；
b 视中心煤气流强弱，调整中心加焦角度至10°。
4.根据权利要求1或2或3中任一所述的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，其步骤特征是：在步骤Ⅳ 后，还进行步骤Ⅴ 制定送风制度，风量、氧量、风温、湿度、风压与相关参数之间的关系为：
风量6400～6600 m3/min时，顶压240～245 kPa；氧量在9000～11000m3/h时，K值 2.6～2.7；风温1200℃～1320℃时，风速270～275 m/s；湿度4～6 g/m3时，鼓风动能14600～16000 kg·m/s；风压404～410 kPa时，压差165～175kPa。
5.根据权利要求1或2或3中任一所述的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，其步骤特征是：步骤Ⅱ时，炉喉侧壁开始往炉中心延伸0.8-1.0m环带，对应的焦炭负荷分布是1.00倍；中间环带宽度1.0～2.0m环带，对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的1.40倍；中心漏斗环带宽度2.0～3.0m环带，对应的焦炭负荷分布是入炉焦炭负荷的0.74倍。
6.根据权利要求4所述的高炉炉喉径向焦炭负荷分布的方法，其步骤特征是：其步骤特征是：在步骤Ⅴ制定送风制度，风量、氧量、风温、湿度、风压与相关参数之间的关系为：
氧量在10000m3/h时，K值 2.6～2.7；风温在1260℃时，风速270～275 m/s。
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