CN108504800A - 一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法,通过每批入炉矿石的质量、每次矿石布料的总环数、每批入炉焦炭质量、每次焦炭布料的总环数的计算,实现在高炉日常生产过程中,依据高炉自身装备和入炉原燃料条件,来确定如何进行高炉布料操作的方法。按照本发明方法进行高炉日常布料作业,高炉原燃料采用焦炭或矿石,能够实现不同炉料最为合理的高炉布料,改进煤气利用率,减少燃料消耗,稳定高炉炉况,进而达到降低炼铁生产成本的效果。
Description
技术领域
本发明属于炼铁技术领域,特别涉及一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法。
背景技术
对于冶金企业来讲,炼铁消耗约占其整个工艺流程的70%,因此,减少炼铁工艺成本, 尤其是降低燃料消耗对于企业来讲,具有重大的意义。众所周知,高炉流程决定成本的关 键因素是两点,入炉原燃料条件和冶炼工艺操作制度,一般的,由于从采购、工艺装备等都较为固定化,因此导致企业的原燃料条件一般不会有过大的变动,而要降低日常生产成本,就要从高炉日常操作优化改善开始。
作为高炉重要的调剂手段之一的上部炉顶布料制度,今天也越来越引起不同企业的重 视,都纷纷意识到,如果想降低高炉日常消耗,尤其是燃料的消耗,灵活的、适宜的布料 制度必不可少,由于高炉操作的核心工作在于不断获得良好的煤气利用率,从而改善高炉 操作状况,而煤气利用率的好坏,与炉内初始煤气流、二次煤气流和块状态的三次煤气流 具有直接关系,而三次煤气流的分布主要与布料制度最为相关。由于今天国内绝大部分的 高炉均采用无料钟多环布料模式,这种布料方法,可以充分发挥无料钟灵活多变的优点, 实现矿、焦的较为准确的落点,代表性的布料方法有中心加焦布料模式和取消中心加焦的 布料模式,从而获得较好的高炉操作指标。这其中虽然不同企业花费了较大精力在对布料 制度进行优化,如溜槽倾角、料流阀开度、料批质量、布料环数和环位角度等进行研究, 并且也取得较好的效果,但是针对于不同企业的原燃料水平条件,尤其是粒径水平,从建 立和选用适合本企业适合的布料制度出发,未能有进一步的深入研究。同时随着装备条件 等上的差异,不同企业之间的原燃料质量,尤其是粒度有着较大的区别,而本发明是在无 料钟布料装备的优势基础上,结合不同原燃料粒径,创造性的提出了适合不同企业、不同 原燃料粒径的布料方法。
针对于高炉布料工艺制度,尽管国内外对此关注也较多,但这些大部分是通过改进溜 槽设计或者是从布料过程中的矿焦比等方面入手,或者再就是从合理的炉顶料面形状出 发,针对于炉料粒径对于高炉布料影响方面的论述较少,而对于布料制度与炉料粒径建立 的关系的技术阐述就更为罕见。如很多专利是从改进布料设备出发,通过优化溜槽设计, 以达到炉料的合理落点,如:中国专利“高炉炉顶无料钟布料器”公开号CN102827975A;专利“高炉炉顶布料装置”公开号CN101701271A,专利“高炉无料钟布料器”公开号CN101173320A,这些技术,均是通过对现有无料钟布料器进行材质或设计优化,以达到 简化工艺、布料灵活及维护方便的目的,并且在实际应用中也取得一定效果,但此类发明 创造均未提及布料装置与炉料之间的关系,因此,针对于不同炉料条件,能否达到布料效 果上的最佳,仍有值得商榷的地方。再有就是通过改善布料方式,采用一些如增加小粒度 烧结矿使用量,多环布料结合中心加焦,或者调整矿、焦加入次序等方式,或是形成特有 的如漏斗型料面、中心馒头形料面等方法,实现高炉的优化布料,如:中国专利“高炉炉 料的布料方法”公开号CN104152614A,专利“高炉漏斗型料面布料方法”公开号 CN105112590A,专利“高炉溜槽多环布料方法”公开号CN101250602A,专利“高炉无钟 炉顶多环矩阵布料方法”公开号CN101845528A,专利“高炉布料方法”公开号 CN102994670A,这些技术通过优化布料次序、改善料面形状等方式,以达到合理布料的 目的,现实生产中具备一定效果,但是此类发明也为能够考虑到布料装置与炉料之间存在 何种关联,因此,实际使用中还是为能够达到利用效果上的最佳。亦或再是针对于炉料种 类方面的发明创造,如:中国专利“无料钟高炉高比例球团矿炉料结构布料方法”公开 号CN102021255A,专利“无料钟炉顶高炉使用高含锌量原料的布料方法”公开号 CN102010922A,专利“一种高炉球团的布料方法”公开号CN104789720A,“一种提高高 炉煤气利用率的布料方法”公开号CN104928420A,利用焦炭、球团、高品位块矿以及烧 结矿不同滚动特性等原因,进行分别布料,从而稳定高炉上部气流,改善高炉煤气利用率, 降低生铁成本,此类技术对于高炉布料也具有一定实际意义,但由于炉料之间的粒径有较 大差异,仅从炉料种类出发,为能够从根本上去解决炉料的适宜落点问题,因此,实际应 用中对于布料效果达到最佳,还有较大的差异。还有就是国内外的一些可查阅的文献,如: 期刊《钢铁研究学报》“并罐式无钟布料设备参数对布料落点的影响”,2010年,22卷,7 期,21;《钢铁》“无钟炉顶多环布料数学模型的开发”,2008年,43卷,12期,20;《钢 铁》“高炉无料钟炉顶布料规律探索与实践”2006年,41卷,5期,7等,这类文献提及 对布料方式的优化以及相应的数学模型的建立,对于建立合理的布料制度,从而高炉改进 煤气利用率具有一定的借鉴意义,但同时也必须指出,此类文献均未论述到及布料装置与 炉料之间的关系,也未提及炉料粒径与高炉布料之间的相互关联,因此在高炉布料制度调 整上具有一定的局限性。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料 的方法,依据高炉入炉原燃料的不同粒径,用于不同有效炉容高炉,采用无料钟布料模式, 实现不同炉料最为合理的高炉布料制度,从而改进炉内煤气利用率,减少燃料消耗,稳定 高炉炉况,进而达到降低炼铁生产成本的效果。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法,包括以下步骤:
1)计算每批入炉矿石的质量:
式(1)中:KPZ为每批入炉矿石质量,单位:t;
KZJ为入炉原燃料中矿石平均直径,单位:mm;
a1为系数,取值范围3.0mm~3.4mm;
a2为系数,取值范围20.3t~31.6t;
2)计算每次矿石布料的总环数:
式(2)中:KZJ为入炉原燃料中矿石平均直径,单位:mm;
KHS为每次矿石布料总环数,单位:环;
b1为系数,取值范围121.3mm~138.5mm;
b2为系数,取值范围20.4环~27.3环;
3)计算每批入炉焦炭质量:
式(3)中:JPZ为每批入炉焦炭质量,单位:t;
JZJ为入炉原燃料中焦炭平均直径,单位:mm;
c1为系数,取值范围6.2mm~6.8mm;
c2为系数,取值范围1.2t~1.4t;
4)计算每次焦炭布料的总环数:
式(4)中:JHS为每次焦炭布料总环数,单位:环;
JZJ为入炉原燃料中焦炭平均直径,单位:mm;
d1为系数,取值范围121.3mm~138.5mm;
d2为系数,取值范围24.4环~27.3环。
该方法适用的高炉炉喉直径范围6m~14m。
在高炉入炉原燃料中,焦炭平均粒径范围为35mm~80mm。
在高炉入炉原燃料中,矿石平均粒径范围为25mm~55mm。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明是在高炉日常生产过程中,依据高炉自身装备和入炉原燃料条件,来确定如何 进行高炉布料操作的方法。按照本发明方法进行高炉日常布料作业,高炉原燃料采用焦炭 或矿石,能够实现不同炉料最为合理的高炉布料,改进煤气利用率,减少燃料消耗,稳定 高炉炉况,进而达到降低炼铁生产成本的效果。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述,但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法,包括以下步骤:
1)计算每批入炉矿石的质量:
式(1)中:KPZ为每批入炉矿石质量,单位:t;
KZJ为入炉原燃料中矿石平均直径,单位:mm;
a1为系数,取值范围3.0mm~3.4mm;
a2为系数,取值范围20.3t~31.6t;
2)计算每次矿石布料的总环数:
式(2)中:KZJ为入炉原燃料中矿石平均直径,单位:mm;
KHS为每次矿石布料总环数,单位:环;
b1为系数,取值范围121.3mm~138.5mm;
b2为系数,取值范围20.4环~27.3环;
3)计算每批入炉焦炭质量:
式(3)中:JPZ为每批入炉焦炭质量,单位:t;
JZJ为入炉原燃料中焦炭平均直径,单位:mm;
c1为系数,取值范围6.2mm~6.8mm;
c2为系数,取值范围1.2t~1.4t;
4)计算每次焦炭布料的总环数:
式(4)中:JHS为每次焦炭布料总环数,单位:环;
JZJ为入炉原燃料中焦炭平均直径,单位:mm;
d1为系数,取值范围121.3mm~138.5mm;
d2为系数,取值范围24.4环~27.3环。
其中,本发明方法适用的高炉炉喉直径范围6m~14m。在高炉入炉原燃料中,焦炭平 均粒径范围为35mm~80mm。在高炉入炉原燃料中,矿石平均粒径范围为25mm~55mm。
实施例1(某钢铁厂有效炉容1180m3高炉为例说明)
1.1高炉原燃料直径与炉顶布料系统参数
高炉原燃料直径与炉顶布料系统参数见表1。
表1原始高炉操作参数
项目 | 数值 |
高炉有效容积,m3 | 1180 |
炉喉直径,m | 6.2 |
矿石平均粒径,mm | 25.0 |
焦炭平均粒径,mm | 35.0 |
1.2优化布料方式下炉顶参数确定
经过数学计算,并与高炉实际操作条件相结合,调整后的炉顶布料系统参数见表2。
表2调整后的炉顶布料系统参数
项目 | 数值 |
入炉矿批质量,t | 54.2 |
入炉焦批质量,t | 9.9 |
中心加焦倾角,° | 10 |
料线,m | 1.3 |
1.3优化布料方式下炉顶布料制度
调整后的炉顶布料制度详见表3。
表3调整后的炉顶布料制度
项目 | 1环 | 5环 | 6环 | 7环 | 8环 | 9环 | 10环 | 料线 |
溜槽倾角,° | 10 | 28.4 | 31.7 | 33.4 | 35.5 | 37.6 | 38.9 | |
焦炭,t | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1.3 |
矿石,t | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1.3 |
1.4高炉采用优化布料后效果对比分析
高炉炉顶布料制度优化前后燃料及生铁成本对比分析详见表4。
表4高炉炉顶布料制度优化前后燃料及生铁成本对比分析
采用优化布料制度后,高炉炉况稳定顺行,煤气利用率改进0.7%,达到减少不必要的燃料消耗 4.2kg/t,降低炼铁生产成本16元/吨的效果。
实施例2(某钢铁厂有效炉容2580m3高炉为例说明)
2.1高炉原燃料直径与炉顶布料系统参数
高炉原燃料直径与炉顶布料系统参数见表5。
表5原始高炉操作参数
项目 | 数值 |
高炉有效容积,m3 | 2580 |
炉喉直径,m | 8.2 |
矿石平均粒径,mm | 35.0 |
焦炭平均粒径,mm | 50.0 |
2.2优化布料方式下炉顶参数确定
经过数学计算,并与高炉实际操作条件相结合,调整后的炉顶布料系统参数见表6。
表6调整后的炉顶布料系统参数
项目 | 数值 |
入炉矿批质量,t | 80.6 |
入炉焦批质量,t | 15.9 |
中心加焦倾角,° | 11 |
料线,m | 1.4 |
2.3优化布料方式下炉顶布料制度
调整后的炉顶布料制度详见表7。
表7调整后的炉顶布料制度
项目 | 1环 | 5环 | 6环 | 7环 | 8环 | 9环 | 10环 | 料线 |
溜槽倾角,° | 11 | 29.2 | 32.8 | 34.1 | 36.2 | 38.4 | 39.9 | |
焦炭,t | 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1.4 |
矿石,t | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 | 1.4 |
2.4高炉采用优化布料后效果对比分析
高炉炉顶布料制度优化前后燃料及生铁成本对比分析详见表8。
表8高炉炉顶布料制度优化前后燃料及生铁成本对比分析
采用优化布料制度后,高炉炉况稳定顺行,煤气利用率改进0.6%,达到减少不必要的燃料消耗 4.4kg/t,降低炼铁生产成本14元/吨的效果。
实施例3(某钢铁厂有效炉容3200m3高炉为例说明)
3.1高炉原燃料直径与炉顶布料系统参数
高炉原燃料直径与炉顶布料系统参数见表9。
表9原始高炉操作参数
3.2优化布料方式下炉顶参数确定
经过数学计算,并与高炉实际操作条件相结合,调整后的炉顶布料系统参数见表10。
表10调整后的炉顶布料系统参数
项目 | 数值 |
入炉矿批质量,t | 104.4 |
入炉焦批质量,t | 18.4 |
中心加焦倾角,° | 12 |
料线,m | 1.4 |
3.3优化布料方式下炉顶布料制度
调整后的炉顶布料制度详见表11。
表11调整后的炉顶布料制度
项目 | 1环 | 5环 | 6环 | 7环 | 8环 | 9环 | 10环 | 料线 |
溜槽倾角,° | 12 | 31.2 | 33.6 | 35.4 | 38.0 | 39.4 | 40.8 | |
焦炭,t | 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 1.4 |
矿石,t | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 1.4 |
3.4高炉采用优化布料后效果对比分析
高炉炉顶布料制度优化前后燃料及生铁成本对比分析详见表12。
表12高炉炉顶布料制度优化前后燃料及生铁成本对比分析
采用优化布料制度后,高炉炉况稳定顺行,煤气利用率改进0.4%,达到减少不必要的燃料消耗 4.9kg/t,降低炼铁生产成本12元/吨的效果。
实施例4(某钢铁厂有效炉容4038m3高炉为例说明)
4.1高炉原燃料直径与炉顶布料系统参数
高炉原燃料直径与炉顶布料系统参数见表13。
表13原始高炉操作参数
项目 | 数值 |
高炉有效容积,m3 | 4038 |
炉喉直径,m | 9.4 |
矿石平均粒径,mm | 55.0 |
焦炭平均粒径,mm | 80.0 |
4.2优化布料方式下炉顶参数确定
经过数学计算,并与高炉实际操作条件相结合,调整后的炉顶布料系统参数见表14。
表14调整后的炉顶布料系统参数
项目 | 数值 |
入炉矿批质量,t | 116.9 |
入炉焦批质量,t | 20.0 |
中心加焦倾角,° | 13 |
料线,m | 1.3 |
4.3优化布料方式下炉顶布料制度
调整后的炉顶布料制度详见表15。
表15调整后的炉顶布料制度
项目 | 1环 | 5环 | 6环 | 7环 | 8环 | 9环 | 10环 | 料线 |
溜槽倾角,° | 13 | 32.2 | 34.4 | 36.4 | 38.9 | 40.4 | 41.8 | |
焦炭,t | 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 1.3 |
矿石,t | 2 | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 | 1.3 |
4.4高炉采用优化布料后效果对比分析
高炉炉顶布料制度优化前后燃料及生铁成本对比分析详见表16。
表16高炉炉顶布料制度优化前后燃料及生铁成本对比分析
采用优化布料制度后,高炉炉况稳定顺行,煤气利用率改进0.8%,达到减少不必要的燃料消耗 5.0kg/t,降低炼铁生产成本19元/吨的效果。
Claims (4)
1.一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)计算每批入炉矿石的质量:
式(1)中:KPZ为每批入炉矿石质量,单位:t;
KZJ为入炉原燃料中矿石平均直径,单位:mm;
a1为系数,取值范围3.0mm~3.4mm;
a2为系数,取值范围20.3t~31.6t;
2)计算每次矿石布料的总环数:
式(2)中:KZJ为入炉原燃料中矿石平均直径,单位:mm;
KHS为每次矿石布料总环数,单位:环;
b1为系数,取值范围121.3mm~138.5mm;
b2为系数,取值范围20.4环~27.3环;
3)计算每批入炉焦炭质量:
式(3)中:JPZ为每批入炉焦炭质量,单位:t;
JZJ为入炉原燃料中焦炭平均直径,单位:mm;
c1为系数,取值范围6.2mm~6.8mm;
c2为系数,取值范围1.2t~1.4t;
4)计算每次焦炭布料的总环数:
式(4)中:JHS为每次焦炭布料总环数,单位:环;
JZJ为入炉原燃料中焦炭平均直径,单位:mm;
d1为系数,取值范围121.3mm~138.5mm;
d2为系数,取值范围24.4环~27.3环。
2.根据权利要求1所述的一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法,其特征在于,该方法适用的高炉炉喉直径范围6m~14m。
3.根据权利要求1所述的一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法,其特征在于,在高炉入炉原燃料中,焦炭平均粒径范围为35mm~80mm。
4.根据权利要求1所述的一种依据入炉原燃料粒径进行高炉布料的方法,其特征在于,在高炉入炉原燃料中,矿石平均粒径范围为25mm~55mm。
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