CN108913831A - 一种高炉喷吹煤量的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高炉喷吹煤量的确定方法，针对有效炉容为450m3～6000m3高炉，在日常冶炼过程中，以入炉原料品位、热风温度、鼓入热风中富氧率、入炉焦炭热态反应性、混合煤粉中的挥发分含量、混合煤粉粒度控制水平、铁水温度作为参考数据，确定高炉生产过程中喷吹煤量。不同钢铁企业依据企业自身高炉的操作指标和煤粉自身成分及性能，能够确定出高炉日常生产过程中适合喷吹煤量，在达到高炉最佳喷吹煤粉效果的同时，降低炼铁生产成本，从而实现高炉喷吹煤粉工艺成本的最优化。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁工业中炼铁技术领域，特别涉及一种450m3～6000m3高炉喷吹煤量的确定方法。
背景技术
高炉冶炼工艺下，喷入到高炉内部的煤粉，由于炉内过剩碳素的存在，煤粉在风口回旋区燃烧后，会形成还原性的一氧化碳气体，参与炉内炉料还原反应，因此，从这个角度来讲，煤粉在高炉上的喷吹使用，可以起到替代部分价格昂贵的焦炭，减少焦炭消耗数量，从而达到降低炼铁生产成本的效果。对于采用喷吹煤粉工艺的高炉来讲，由于受到炉体装备条件、制粉能力、原燃料条件、风温及富氧水平、入炉焦炭质量等诸多因素的影响，使得不同高炉喷吹煤量上的表现也是出千差万别。这其中，喷入炉内的煤粉利用效果，与其在炉内的燃烧状态有着直接关系，而燃烧状态的好坏，不但与煤粉自身粒度、成分、性能和外部操作条件等有关外，还与喷吹煤量有着直接关联，而煤量消耗又与炼铁制造成本息息相关，因此，适宜喷吹煤量的确定，对于高炉冶炼经济性具有重大的现实意义。
与此同时，高炉日常冶炼过程中，喷吹煤量并非是越高越好，而应是在外部既有的条件下，煤粉在炉内达到利用效果的最佳化的数量。对不同高炉，由于操作条件的差异，适宜喷煤量是应当有所区别，当小于此适宜喷煤量时，随着喷煤量的增加，经济效益提高；当高于此喷煤量时，随着喷煤量的增加，经济效益降低。因此对于企业自身现实来讲，最应该是在变化因素条件下，寻求实现高炉适合煤量的喷吹。但就今天而言，无论是国外、还是国内的不同类型的冶金企业，虽对喷吹煤粉工作较为重视，但是转化到现实生产中，却又无一例外的都是在追求指标上的纸面最优化，大部分企业都是采取了，保证高炉稳定顺行的前提下，也就是高炉可接受的条件下，尽可能的提升喷吹煤量，从而做到所谓的“行业领先”，以赢得必要荣誉，从而忽视喷吹煤粉工艺的核心所在，就是其自身所带来的大幅度降低炼铁生产成本的功能，并没有做到把喷吹煤粉工艺效能发挥到最大化。
喷吹煤粉技术，由于其能够显著的降低高炉炼铁生产成本的作用，今天不同的冶金企业均在使用，并在此基础上，形成了一系列的新的工艺技术，并得到较好的付诸应用。但在这里需要说明的是，喷吹煤粉工艺方面的新技术虽然众多，但对于如何该如何确定合理的喷吹煤量，此方面的研究及相关应用实施还是鲜有报道。喷吹煤粉方面的新技术，也主要集中在以下几个方面：如单一提升喷吹煤比的心技术(见中国专利“一种降低焦比提高煤比的高炉冶炼方法”专利申请号：CN107641670A，“高炉冶炼钒钛矿提高煤比的方法”专利申请号：CN106011341A等)，此类新的技术，通过采取优化高炉上下部调剂制度、改善原燃料条件和精心操作管理等方式，实现高炉喷吹煤量的提升，并且在实际生产中也取得一定效果，达到了提升喷吹煤比的目的，但此类发明创造，其单一的目的还是在于提升喷吹煤量，而并未涉及到高炉适合的喷吹煤量的确定，与本发明并无关系。还有就是喷吹用煤种类和煤种之间合理搭配使用方面的技术(见中国专利“一种高炉喷吹煤配煤方法”专利申请号：CN103255247A；“一种低阶煤在高炉喷吹煤中配入量的方法”专利申请号：CN104762428A，“一种高炉喷吹煤的配煤方法及高炉喷吹煤”专利申请号：CN104745753A等)，这些新的技术方法，从煤种的合理选择，到煤种之间优化搭配使用，均有详细的介绍及现场应用实施，可以说实现了不同煤种在高炉工艺中的较好应用，取得了降低喷吹煤粉成本的效果，但此类技术，仍是未提及到如何确定高炉日常生产过程中的煤量如何确定，与本发明所述技术可以说并无关联。再有就是针对喷吹工艺中不同设备进行改进方面的新技术，如通过对喷煤枪、分配器等改进设计，从而达到优化喷煤工艺的效果(见中国专利“一种高炉喷吹煤粉过程中的煤粉输送及预热工艺装置”专利申请号：CN202576449U，“高炉喷煤用煤粉喷枪”专利申请号：CN202717784U，“一种煤粉、煤气两用高炉喷枪”专利申请号：CN203546054U等)，此类发明创造，采取对喷煤工艺中不同的设备，通过设计形式、制造材质等方面的改进，来达到提高设备使用寿命，优化使用效果，但此类技术，虽然一定程度上促进了喷吹煤粉工艺技术运行效率的改进，但是显而易见的，这里所述的新技术也与高炉适合喷吹煤量无关。此外，如国内外的一些可查阅文献资料(见期刊《武汉科技大学学报》“高炉合适喷煤量的探讨”2000年，1期，5；《贵州工业大学学报》“高炉提高喷煤量的分析与研究”2006年，1期，28；《现代冶金》“大高炉喷煤量影响因素及改进措施”2010年，5期，24等)，此类文献技术，有多处提及到通过优化相关工艺技术，来实现提升喷吹煤量，也有论述到适合喷吹煤量和影响喷吹煤量的因素，但这些文献资料，大多数是从理论上出发，简单建立起不同操作指标与喷吹煤量的关联，且并未达到实际应用。就现有技术来讲，还是未能够实现，在考虑高炉实际运行状态下，高炉适合喷吹煤量的确定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉喷吹煤量的确定方法，依据操作指标和煤粉自身成分及性能，来确定出高炉日常生产过程中适合喷吹煤量。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高炉喷吹煤量的确定方法，针对有效炉容为450m3～6000m3高炉，在日常冶炼过程中，以入炉原料品位、热风温度、鼓入热风中富氧率、入炉焦炭热态反应性、混合煤粉中的挥发分含量、混合煤粉粒度控制水平、铁水温度作为参考数据，采用如下公式进行高炉生产过程中喷吹煤量的确定：
PCML＝C+γ1×PW+γ2×RF+γ3×FY+γ4×RT+γ5×HF+γ6×LD+γ7×TH
公式中符号：
PCML为吨铁生产的高炉喷吹煤量，kg/t；
PW为入炉原料TFe品位，％；
RF为鼓入热风温度，℃；
FY为鼓入热风中富氧率，％；
RT为入炉焦炭热态反应性，％；
HF为混合煤粉中的挥发分含量，％；
LD为混合煤粉中粒径小于0.074mm部分所占的质量百分比，％；
TH为铁水温度，℃；
C为常数，取值为-9.12×102，kg/t；
γ1为系数，取值范围为1.70×102～2.02×102，kg/t；
γ2为系数，取值范围为2.6×10-1～3.4×10-1，kg/t·℃-1；
γ3为系数，取值范围为20～26，kg/t；
γ4为系数，取值范围为38.1～42.5，kg/t；
γ5为系数，取值范围为58.6～63.2，kg/t；
γ6为系数，取值范围为2.0～2.2，kg/t；
γ7为系数，取值范围为3.52×10-1～3.94×10-1，kg/t·℃-1。
所述的入炉原料TFe品位的控制范围为45％～62％，入炉原料由烧结矿和球团矿二者构成，或者由烧结矿、球团矿、块矿三者构成。
所述的鼓入热风温度的控制范围为1050℃～1250℃。
所述的鼓入热风中富氧率的控制范围为0～10％。
所述的入炉焦炭热态反应性的控制范围为16％～35％。
所述的混合煤粉中的挥发分含量的控制范围为15％～30％。
所述的混合煤粉中粒径小于0.074mm部分所占的质量百分比控制范围为50％～85％。
所述的铁水温度控制范围为1450℃～1550℃。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明方法进行高炉日常生产过程中喷吹煤量的确定，不同钢铁企业依据企业自身高炉的操作指标和煤粉自身成分及性能，能够确定出高炉日常生产过程中适合喷吹煤量，在达到高炉最佳喷吹煤粉效果的同时，降低炼铁生产成本，从而实现高炉喷吹煤粉工艺成本的最优化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
一种高炉喷吹煤量的确定方法，针对有效炉容为450m3～6000m3高炉，在日常冶炼过程中，以入炉原料品位、热风温度、鼓入热风中富氧率、入炉焦炭热态反应性、混合煤粉中的挥发分含量、混合煤粉粒度控制水平、铁水温度作为参考数据，采用如下公式进行高炉生产过程中喷吹煤量的确定：
PCML＝C+γ1×PW+γ2×RF+γ3×FY+γ4×RT+γ5×HF+γ6×LD+γ7×TH
公式中符号：
PCML为吨铁生产的高炉喷吹煤量，kg/t；
PW为入炉原料TFe品位，％；
RF为鼓入热风温度，℃；；
FY为鼓入热风中富氧率，％；
RT为入炉焦炭热态反应性，％；
HF为混合煤粉中的挥发分含量，％；
LD为混合煤粉中粒径小于0.074mm部分所占的质量百分比，％；
TH为铁水温度，℃；
C为常数，取值为-9.12×102，kg/t；
γ1为系数，取值范围为1.70×102～2.02×102，kg/t；
γ2为系数，取值范围为2.6×10-1～3.4×10-1，kg/t·℃-1；
γ3为系数，取值范围为20～26，kg/t；
γ4为系数，取值范围为38.1～42.5，kg/t；
γ5为系数，取值范围为58.6～63.2，kg/t；
γ6为系数，取值范围为2.0～2.2，kg/t；
γ7为系数，取值范围为3.52×10-1～3.94×10-1，kg/t·℃-1。
实施例1
某钢铁厂有效炉容450m3高炉，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
优化调整后，高炉喷吹煤量变化详见表2；
表2：优化调整后高炉喷吹煤量变化对比，％
| 项目 | 数值 |
| 原喷吹煤量，kg/t | 140 |
| 优化调整后高炉喷吹煤量，kg/t | 135 |
优化调整后，高炉吨铁燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比见表3；
表3：高炉燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比
按照此方法进行对高炉日常生产过程中喷吹煤量的确定，能够达到高炉最佳喷吹煤粉效果的同时，降低燃料消耗5kg/t，降低炼铁生产成本10元/吨，实现高炉喷吹煤粉工艺成本的最优化。
实施例2
某钢铁厂有效炉容1280m3高炉，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
| 项目 | 数值 |
| 入炉原料品位，％ | 57.0 |
| 鼓入热风温度，℃ | 1180 |
| 鼓入热风中富氧率，％ | 1.0 |
| 入炉焦炭热态热态反应性，％ | 27 |
| 混合煤粉中的挥发分含量，％ | 17 |
| 混合煤粉粒度控制水平，％ | 78 |
| 铁水温度，℃ | 1490 |
优化调整后，高炉喷吹煤量变化详见表5；
表5：优化调整后高炉喷吹煤量变化对比，％
| 项目 | 数值 |
| 原喷吹煤量，kg/t | 145 |
| 优化调整后高炉喷吹煤量，kg/t | 130 |
优化调整后，高炉吨铁燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比详见表6；
表6：高炉燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比
| 项目 | 吨铁燃料消耗数量，kg/t | 吨铁加工成本，元/吨 |
| 原方案 | 555 | 1635 |
| 优化调整方案 | 548 | 1620 |
| 差值 | 7 | 15 |
按照此方法进行对高炉日常生产过程中喷吹煤量的确定，能够达到高炉最佳喷吹煤粉效果的同时，降低燃料消耗7kg/t，降低炼铁生产成本15元/吨，实现高炉喷吹煤粉工艺成本的最优化。
实施例3
某钢铁厂有效炉容2580m3高炉，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
优化调整后，高炉喷吹煤量变化详见表8；
表8：优化调整后高炉喷吹煤量变化对比，％
| 项目 | 数值 |
| 原喷吹煤量，kg/t | 155 |
| 优化调整后高炉喷吹煤量，kg/t | 160 |
优化调整后，高炉吨铁燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比详见表9；
表9：高炉燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比
| 项目 | 吨铁燃料消耗数量，kg/t | 吨铁加工成本，元/吨 |
| 原方案 | 547 | 1615 |
| 优化调整方案 | 542 | 1603 |
| 差值 | 5 | 12 |
按照此方法进行对高炉日常生产过程中喷吹煤量的确定，能够达到高炉最佳喷吹煤粉效果的同时，降低燃料消耗5kg/t，降低炼铁生产成本12元/吨，实现高炉喷吹煤粉工艺成本的最优化。
实施例4
某钢铁厂有效炉容3200m3高炉，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
优化调整后，高炉喷吹煤量变化详见表11；
表11：优化调整后高炉喷吹煤量变化对比，％
| 项目 | 数值 |
| 原喷吹煤量，kg/t | 155 |
| 优化调整后高炉喷吹煤量，kg/t | 165 |
优化调整后，高炉吨铁燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比详见表12；
表12：高炉燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比
| 项目 | 吨铁燃料消耗数量，kg/t | 吨铁加工成本，元/吨 |
| 原方案 | 530 | 1597 |
| 优化调整方案 | 520 | 1580 |
| 差值 | 10 | 17 |
按照此方法进行对高炉日常生产过程中喷吹煤量的确定，能够达到高炉最佳喷吹煤粉效果的同时，降低燃料消耗10kg/t，降低炼铁生产成本17元/吨，实现高炉喷吹煤粉工艺成本的最优化。
实施例5
某钢铁厂有效炉容4038m3高炉，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
优化调整后，高炉喷吹煤量变化详见表14；
表14：优化调整后高炉喷吹煤量变化对比，％
| 项目 | 数值 |
| 原喷吹煤量，kg/t | 155 |
| 优化调整后高炉喷吹煤量，kg/t | 150 |
优化调整后，高炉吨铁燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比详见表15：
表15：高炉燃料消耗数量和降低炼铁生产成本对比
| 项目 | 吨铁燃料消耗数量，kg/t | 吨铁加工成本，元/吨 |
| 原方案 | 515 | 1575 |
| 优化调整方案 | 506 | 1560 |
| 差值 | 9 | 15 |
按照此方法进行对高炉日常生产过程中喷吹煤量的确定，能够达到高炉最佳喷吹煤粉效果的同时，降低燃料消耗9kg/t，降低炼铁生产成本15元/吨，实现高炉喷吹煤粉工艺成本的最优化。
Claims (8)
1.一种高炉喷吹煤量的确定方法，其特征在于，针对有效炉容为450m3～6000m3高炉，在日常冶炼过程中，以入炉原料品位、热风温度、鼓入热风中富氧率、入炉焦炭热态反应性、混合煤粉中的挥发分含量、混合煤粉粒度控制水平、铁水温度作为参考数据，采用如下公式进行高炉生产过程中喷吹煤量的确定：
PCML＝C+γ1×PW+γ2×RF+γ3×FY+γ4×RT+γ5×HF+γ6×LD+γ7×TH
公式中符号：
PCML为吨铁生产的高炉喷吹煤量，kg/t；
PW为入炉原料TFe品位，％；
RF为鼓入热风温度，℃；
FY为鼓入热风中富氧率，％；
RT为入炉焦炭热态反应性，％；
HF为混合煤粉中的挥发分含量，％；
LD为混合煤粉中粒径小于0.074mm部分所占的质量百分比，％；
TH为铁水温度，℃；
C为常数，取值为-9.12×102，kg/t；
γ1为系数，取值范围为1.70×102～2.02×102，kg/t；
γ2为系数，取值范围为2.6×10-1～3.4×10-1，kg/t·℃-1；
γ3为系数，取值范围为20～26，kg/t；
γ4为系数，取值范围为38.1～42.5，kg/t；
γ5为系数，取值范围为58.6～63.2，kg/t；
γ6为系数，取值范围为2.0～2.2，kg/t；
γ7为系数，取值范围为3.52×10-1～3.94×10-1，kg/t·℃-1。
2.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤量的确定方法，其特征在于，所述的入炉原料TFe品位的控制范围为45％～62％，入炉原料由烧结矿和球团矿二者构成，或者由烧结矿、球团矿、块矿三者构成。
3.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤量的确定方法，其特征在于，所述的鼓入热风温度的控制范围为1050℃～1250℃。
4.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤量的确定方法，其特征在于，所述的鼓入热风中富氧率的控制范围为0～10％。
5.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤量的确定方法，其特征在于，所述的入炉焦炭热态反应性的控制范围为16％～35％。
6.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤量的确定方法，其特征在于，所述的混合煤粉中的挥发分含量的控制范围为15％～30％。
7.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤量的确定方法，其特征在于，所述的混合煤粉中粒径小于0.074mm部分所占的质量百分比控制范围为50％～85％。
8.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤量的确定方法，其特征在于，所述的铁水温度控制范围为1450℃～1550℃。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181130 |