CN108676947A - 一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法 - Google Patents

一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，针对于应用喷煤工艺的不同有效容积高炉，在日常生产过程中，以入炉原料中铁含量、喷吹煤比、鼓入热风温度、鼓入热风中富氧率、入炉焦炭热态强度、铁水中的Si含量、高炉渣量、混合煤粉中的挥发分含量作为参考数据，采用以下方法进行喷吹用混合煤粉粒度确定：计算高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比：HMLD＝K+α1×A+α2×B+α3×C+α4×D+α5×E+α6×F+α7×G+α8×H优点是：在达到高炉燃烧效果较好的同时，降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。

Description

一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法
技术领域
本发明涉及一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法。
背景技术
高炉喷吹煤粉技术，由于能够起到大幅度降低燃料消耗成本，实现高炉最为经济冶炼的效果，因此其在生产中也越来越受到冶金企业的重视。作为最早开发此项技术的国家之一，我国早在上世纪六十年代便开始研究，并成功将其付诸应用，并取得了不错的使用效果，并且随着设备和材料工艺的不断发展进步，在此基础上，形成了诸如多煤种混和配制、高挥发分煤粉喷吹、大功率中速磨制粉、浓相输送、短流程均匀喷吹等多项新技术，这些新技术的实施应用，对于高炉来讲，无论是喷吹煤比、亦或是喷吹煤粉的经济性都较过去得到了很大程度的增强，使得喷吹煤粉技术成为炼铁工艺重点关注的核心技术之一。高炉喷吹煤粉技术，虽然工艺技术上目前较为成熟，尤其是在提升喷吹煤比等各项技术的实施应用，使得高炉冶炼操作指标，如产量、燃料消耗数量水平都达到了较过去有了大幅度改善的效果。但在这里必须指出的是，作为高炉操作的核心指标之一，就是炉内的煤焦置换比，即所讲的外喷入煤粉替换入炉焦炭数量，而煤焦置换比除了与喷入煤粉自身成分与性能有关外，就是与炉内煤粉燃烧状态有着密密切关系。喷入风口回旋区内的煤粉，由于受到空间条件的制约，需要在极为短暂的时间内燃烧殆尽，煤粉就需要研磨成较细粒度以方便燃烧，因此说来，适宜的煤粉粒度控制对于高炉喷吹煤粉工艺中就显得尤为关键。
针对煤粉在炉内需要快速燃烧的现实情况，国内外不同企业通常做法是，在现有加工条件下，采用最大能力去将不同混煤研磨成较细粒度，一般小于0.071mm(注：200目)所占的质量比例不低于70％，这样的做法优点是，能够较好满足炉内混合煤粉燃烧的需要。但其缺陷也是显而易见的，首先细粒度的煤粉，需要经过中速磨研磨而成，而过细粒度的混合煤粉获取，必然会带来额外的磨煤机功率消耗，从能量消耗和经济成本上来看，很不划算，同时还影响磨煤机台式产量，进而影响高炉喷吹煤比；再有就是随着今天高炉运行条件的改善，如炉容大型化、高风温、大富氧等一系列新技术和装备条件的运用，使得煤粉在炉内的燃烧条件得到很大幅度的改善，而改善后的条件，会促进煤粉在炉内的燃烧，从而也带来了煤粉粒度控制要求也较过去有了较大区别，再有就是，就今天高炉喷吹用混合煤粉来讲，由于制粉安全控制工艺的改进，使得混合煤粉中的易燃的挥发分组成较过去有大幅增加，而挥发分的增加，也使喷入炉内的混合煤粉燃烧状态得到改善，使得煤粉粒度组成控制也较过去更加宽泛。与此同时，在日常生产过程中，混合煤粉成分、性能并非是一层不变的，加之外部高炉操作条件变化，随之会带来的喷吹煤比变动，而变化的操作条件和喷吹煤比，对于炉内煤粉的燃烧状态是有较大影响的，因此来讲，不同的操作条件下，混合煤粉的粒度控制组成也应当随着外部条件变动而变化，因此如何在外部条件变化的情况下，实现高炉混合煤粉粒度合理的设置，对于高炉经济性喷吹，就显得尤为关键和重要。
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高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，依据高炉日常操作指标和煤粉自身成分组成，来确定出高炉喷吹用混合煤粉的适宜粒度，采用此方法进行高炉日常生产，能够达到高炉燃烧效果较好的同时，降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，针对于应用喷煤工艺的不同有效容积高炉，在日常生产过程中，以入炉原料中铁含量、喷吹煤比、鼓入热风温度、鼓入热风中富氧率、入炉焦炭热态强度、铁水中的Si含量、高炉渣量、混合煤粉中的挥发分含量作为参考数据，采用以下方法进行喷吹用混合煤粉粒度确定：
计算高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比：
HMLD＝K+α1×A+α2×B+α3×C+α4×D+α5×E+α6×F+α7×G+α8×H
式中：HMLD为高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比，％；
A为入炉原料中铁重量含量，％；
B为高炉喷吹煤比，kg/t；
C为鼓入热风温度，℃；
D为鼓入热风中富氧率，％；
E为入炉焦炭热态强度，％；
F为铁水中的Si含量，％；
G为高炉渣量，kg/t；
H为混合煤粉中的挥发分含量，％；
K为常数，取值为2.77；
α1为系数，取值范围为-0.910～-0.932；
α2为系数，取值范围为2.0×10-4～2.8×10-4，t/kg；
α3为系数，取值范围为-5.75×10-4～-5.87×10-4，℃-1；
α4为系数，取值范围为0.170～0.198；
α5为系数，取值范围为-1.42～-1.58；
α6为系数，取值范围为31.0～33.4；
α7为系数，取值范围为-6.7×10-5～-7.5×10-5，t/kg；
α8为系数，取值范围为-0.740～-0.766。
不同有效容积高炉，有效炉容的控制范围为450m3～5800m3。
入炉原料由烧结矿和球团矿构成，或者由烧结矿、球团矿、块矿构成，入炉原料中铁含量的控制范围为50％～61％。
高炉喷吹煤比的控制范围为60kg/t～180kg/t。
鼓入热风温度为1100℃～1250℃。
鼓入热风中富氧率的控制范围为0％～8％。
入炉焦炭热态强度的控制范围为50％～70％。
铁水中的Si含量的控制范围为0.2％～0.7％。
高炉渣量的控制范围为250kg/t～500kg/t。
混合煤粉中的挥发分含量的控制范围为10％～25％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用此方法后，在高炉日常生产过程中，通过建立起不同操作指标和混合煤粉成分与喷吹用煤粒度之间的数学关联，从而确定出最适宜的混合煤粉粒度，在达到高炉燃烧效果较好的同时，降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。依据本发明方法进行高炉喷吹用混合煤粉粒度控制，能够达到高炉燃烧效果较好的同时，降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。
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。
高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，针对于应用喷煤工艺的不同有效容积高炉，在日常生产过程中，以入炉原料中铁含量、喷吹煤比、鼓入热风温度、鼓入热风中富氧率、入炉焦炭热态强度、铁水中的Si含量、高炉渣量、混合煤粉中的挥发分含量作为参考数据，采用如下的方法进行喷吹用混合煤粉粒度确定：
HMLD＝K+α1×A+α2×B+α3×C+α4×D+α5×E+α6×F+α7×G+α8×H
式中：
HMLD为高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比例；％；
A为入炉原料中铁含量，％；
B为高炉喷吹煤比，kg/t；
C为鼓入热风温度，℃；
D为鼓入热风中富氧率，％；
E为入炉焦炭热态强度，％；
F为铁水中的Si含量，％；
G为高炉渣量，kg/t；
H为混合煤粉中的挥发分含量，％；
K为常数，取值为2.77；
α1为系数，取值范围为-0.910～-0.932；
α2为系数，取值范围为2.0×10-4～2.8×10-4，t/kg；
α3为系数，取值范围为-5.75×10-4～-5.87×10-4，℃-1；
α4为系数，取值范围为0.170～0.198；
α5为系数，取值范围为-1.42～-1.58；
α6为系数，取值范围为31.0～33.4；
α7为系数，取值范围为-6.7×10-5～-7.5×10-5，t/kg；
α8为系数，取值范围为-0.740～-0.766。
实施例1(某钢铁厂有效炉容450m3高炉为例说明)
1、操作参数和混合煤粉成分
高炉日常生产过程中的操作参数和混合煤粉成分详见表1。
表1高炉日常生产过程中操作参数和混合煤粉成分
项目 数值
入炉原料中铁含量，％ 56.5
高炉喷吹煤比，kg/t 140
鼓入热风温度，℃ 1180
鼓入热风中富氧率，％ 3
入炉焦炭热态强度，％ 58
铁水中的Si含量，％ 0.45
高炉渣量，kg/t 405
混合煤粉中的挥发分含量，％ 21
2、优化调整后喷吹用混合煤粉粒度
优化调整后，高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比例变化详见表2。
表2优化调整后喷吹用混合煤粉粒度对比，％
项目 数值
有混合煤粉粒度组成 75
优化调整后喷吹用混合煤粉粒度组成 68
3、高炉使用效果
优化调整后，台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比详见表3。
表3台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比
项目 台式产量，吨/小时 制粉成本，元/吨
原方案 9.0 85
优化调整方案 9.5 80
效果 +0.5 -5
按照此方法进行对高炉日常生产过程中的混合煤粉粒度进行调整，能够达到高炉燃烧效果较好的同时，增加台式产量0.5吨/小时，减少制粉成本5元/吨，即说明采用此方法后，可以降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。
实施例2(某钢铁厂有效炉容1280m3高炉为例说明)
1、操作参数和混合煤粉成分
高炉日常生产过程中的操作参数和混合煤粉成分详见表4。
表4高炉日常生产过程中操作参数和混合煤粉成分
2、优化调整后喷吹用混合煤粉粒度
优化调整后，高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比例变化详见表5。
表5优化调整后喷吹用混合煤粉粒度对比，％
项目 数值
原有混合煤粉粒度组成 78
优化调整后喷吹用混合煤粉粒度组成 72
3、高炉使用效果
优化调整后，台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比详见表6。
表6台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比
项目 台式产量，吨/小时 制粉成本，元/吨
原方案 19.0 80
优化调整方案 19.6 76
效果 +0.6 -4
按照此方法进行对高炉日常生产过程中的混合煤粉粒度进行调整，能够达到高炉燃烧效果较好的同时，增加台式产量0.6吨/小时，减少制粉成本4元/吨，即说明采用此方法后，可以降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。
实施例3(某钢铁厂有效炉容2580m3高炉为例说明)
1、操作参数和混合煤粉成分
高炉日常生产过程中的操作参数和混合煤粉成分详见表7。
表7高炉日常生产过程中操作参数和混合煤粉成分
项目 数值
入炉原料中铁含量，％ 58.0
高炉喷吹煤比，kg/t 140
鼓入热风温度，℃ 1190
鼓入热风中富氧率，％ 2.0
入炉焦炭热态强度，％ 61
铁水中的Si含量，％ 0.45
高炉渣量，kg/t 380
混合煤粉中的挥发分含量，％ 21
2、优化调整后喷吹用混合煤粉粒度
优化调整后，高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比例变化详见表8。
表8优化调整后喷吹用混合煤粉粒度对比，％
项目 数值
原有混合煤粉粒度组成 75
优化调整后喷吹用混合煤粉粒度组成 60
3、高炉使用效果
优化调整后，台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比详见表9。
表9台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比
项目 台式产量，吨/小时 制粉成本，元/吨
原方案 35.0 74
优化调整方案 37.0 70
效果 +2.0 -4
按照此方法进行对高炉日常生产过程中的混合煤粉粒度进行调整，能够达到高炉燃烧效果较好的同时，增加台式产量2.0吨/小时，减少制粉成本4元/吨，即说明采用此方法后，可以降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。
实施例4(某钢铁厂有效炉容3200m3高炉为例说明)
1、操作参数和混合煤粉成分
高炉日常生产过程中的操作参数和混合煤粉成分详见表10。
表10高炉日常生产过程中操作参数和混合煤粉成分
项目 数值
入炉原料中铁含量，％ 58.5
高炉喷吹煤比，kg/t 160
鼓入热风温度，℃ 1210
鼓入热风中富氧率，％ 3.5
入炉焦炭热态强度，％ 65
铁水中的【Si】含量，％ 0.35
高炉渣量，kg/t 350
混合煤粉中的挥发分含量，％ 23
2、优化调整后喷吹用混合煤粉粒度
优化调整后，高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比例变化详见表11。
表11优化调整后喷吹用混合煤粉粒度对比，％
项目 数值
原有混合煤粉粒度组成 73
优化调整后喷吹用混合煤粉粒度组成 55
3、高炉使用效果
优化调整后，台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比详见表12。
表12台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比
项目 台式产量，吨/小时 制粉成本，元/吨
原方案 53.0 70
优化调整方案 55.5 67
效果 +2.5 -3
按照此方法进行对高炉日常生产过程中的混合煤粉粒度进行调整，能够达到高炉燃烧效果较好的同时，增加台式产量2.5吨/小时，减少制粉成本3元/吨，即说明采用此方法后，可以降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。
实施例5(某钢铁厂有效炉容4038m3高炉为例说明)
1、操作参数和混合煤粉成分
高炉日常生产过程中的操作参数和混合煤粉成分详见表13。
表13高炉日常生产过程中操作参数和混合煤粉成分
项目 数值
入炉原料中铁含量，％ 59.5
高炉喷吹煤比，kg/t 155
鼓入热风温度，℃ 1220
鼓入热风中富氧率，％ 1.5
入炉焦炭热态强度，％ 67
铁水中的Si含量，％ 0.40
高炉渣量，kg/t 320
混合煤粉中的挥发分含量，％ 20
2、优化调整后喷吹用混合煤粉粒度
优化调整后，高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比例变化详见表14。
表14优化调整后喷吹用混合煤粉粒度对比，％
项目 数值
原有混合煤粉粒度组成 75
优化调整后喷吹用混合煤粉粒度组成 56
3、高炉使用效果
优化调整后，台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比详见表15。
表15台时产量和喷吹煤粉工艺中的制粉成本对比
项目 台式产量，吨/小时 制粉成本，元/吨
原方案 61.0 67
优化调整方案 64.0 63
效果 +3.0 -4
按照此方法进行对高炉日常生产过程中的混合煤粉粒度进行调整，能够达到高炉燃烧效果较好的同时，增加台式产3.0吨/小时，减少制粉成本4元/吨，即说明采用此方法后，可以降低不必要的制粉功率消耗，实现高炉喷吹煤粉工艺成本最优化。

Claims (10)

1.一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，针对于应用喷煤工艺的不同有效容积高炉，在日常生产过程中，以入炉原料中铁含量、喷吹煤比、鼓入热风温度、鼓入热风中富氧率、入炉焦炭热态强度、铁水中的Si含量、高炉渣量、混合煤粉中的挥发分含量作为参考数据，采用以下方法进行喷吹用混合煤粉粒度确定：
计算高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比：
HMLD＝K+α1×A+α2×B+α3×C+α4×D
+α5×E+α6×F+α7×G+α8×H
式中：HMLD为高炉喷吹用混合煤粉中粒径小于0.071mm部分所占质量百分比，％；
A为入炉原料中铁重量含量，％；
B为高炉喷吹煤比，kg/t；
C为鼓入热风温度，℃；
D为鼓入热风中富氧率，％；
E为入炉焦炭热态强度，％；
F为铁水中的Si含量，％；
G为高炉渣量，kg/t；
H为混合煤粉中的挥发分含量，％；
K为常数，取值为2.77；
α1为系数，取值范围为-0.910～-0.932；
α2为系数，取值范围为2.0×10-4～2.8×10-4，t/kg；
α3为系数，取值范围为-5.75×10-4～-5.87×10-4，℃-1；
α4为系数，取值范围为0.170～0.198；
α5为系数，取值范围为-1.42～-1.58；
α6为系数，取值范围为31.0～33.4；
α7为系数，取值范围为-6.7×10-5～-7.5×10-5，t/kg；
α8为系数，取值范围为-0.740～-0.766。
2.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，不同有效容积高炉，有效炉容的控制范围为450m3～5800m3。
3.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，入炉原料由烧结矿和球团矿构成，或者由烧结矿、球团矿、块矿构成，入炉原料中铁含量的控制范围为50％～61％。
4.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，高炉喷吹煤比的控制范围为60kg/t～180kg/t。
5.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，鼓入热风温度为1100℃～1250℃。
6.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，鼓入热风中富氧率的控制范围为0％～8％。
7.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，入炉焦炭热态强度的控制范围为50％～70％。
8.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，铁水中的Si含量的控制范围为0.2％～0.7％。
9.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，高炉渣量的控制范围为250kg/t～500kg/t。
10.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用混合煤粉粒度确定方法，其特征在于，混合煤粉中的挥发分含量的控制范围为10％～25％。
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