CN109811097A - 一种高炉设计产能的预估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉设计产能的预估方法，通过设计燃料比得到吨铁总碳耗，结合高炉煤气利用率得到吨铁熔损和直接还原碳耗，另高炉除尘灰和铁水渗碳与炉容及顶压控制水平相关，在炉容和顶压控制装备一定前提下，该两项碳耗为定值，从而得到吨铁风口前燃烧碳耗及所需干风量，结合入炉总干风量得到高炉设计产能。本发明考虑了高炉设计面对的原燃料结构变化趋势、装备能力及操作水平变化等因素对投产后高炉产能水平做了较为准确的预估，并能从长周期、中周期、短周期分别得到很好的应用，能够较为准确预估新高炉未来一代炉役实际产能水平，为高炉炉顶上料、炉前渣铁排放、送风及煤气、设计炉型及冷却等系统设计提供理论依据。

Description

一种高炉设计产能的预估方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金高炉技术领域，具体为一种高炉设计产能的预估方法。

背景技术

高炉产能水平是高炉运行状态的重要评价指标之一，产量水平的高低是高炉设计经济性的集中体现，长期产能水平是判断高炉操作者技术高低的一种手段，在入炉风氧量不变前提下，短期产量水平也是判断高炉炉况走势的重要依据。因此对于高炉产能水平基于炉容、原燃料结构、装备水平规划出的风氧量水平所对应产能的快速准确预估技术将在高炉建设决策、高炉设计施工、高炉操作等全生命周期体现重要作用。

当前高炉设计产能预估依据如下：(一)现役同等级高炉实际产能，不足在于高炉设计是基于未来10-20年产能水平，现役高炉产能水平经验无法较为准确的描述未来水平；(二)基于未来原燃料水平、装备水平及设计炉型的理论计算产能，该理论计算通过建立高炉生产物料平衡和热平衡，进而得出理论设计产能，不足在于平衡计算过程中主要依据焦炭燃烧率也是人为设定在0.7～0.75，煤粉燃烧率设定为0.8，结合入炉总氧量推导高炉设计产能。

在高炉实际生产中，风口前煤粉并不一直是80％的燃烧，焦炭自入炉至风口前端的剩余比例也不是一个固定值，而是由原燃料质量、高炉设计炉型、操作水平等因素耦合的高炉生产实际中煤气利用率决定，高炉煤气利用率越高，直接还原增加，间接还原减少，剩余焦炭比例越高。

因此，如何依据当前设计装备水平、原燃料质量趋势、高炉操作技术发展较为准确预估未来10-20高炉设计产能是本发明解决的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉设计产能的预估方法，能够较为准确预估新高炉未来一代炉役实际产能水平，为高炉炉顶上料、炉前渣铁排放、送风及煤气、设计炉型及冷却等系统设计提供理论依据，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高炉设计产能的预估方法，包括以下步骤：

步骤1)：建立不同级别高炉炉容及相似原燃料条件下铁中碳及对应不同煤气利用水平下除尘灰含碳量数据库；

步骤2)：原燃料透气性数据结合炉容、顶压控制装备水平计算出经济压差控制值，进而确定合理炉腹煤气量水平，计算得到入炉总干风量；

步骤3)：了解业主当前燃料结构及未来燃料结构调整趋势，确定入炉吨铁总碳耗，在步骤1)中所建数据库提取铁中碳、高炉除尘灰含碳；

步骤4)：对传统高炉操作线修正并回归得到的高炉直接还原耗碳与煤气利用率公式：y＝-a×x²+b×x+c；式中：y-高炉直接还原耗碳，kg/tFe，x-高炉煤气利用率，％；

步骤5)：在入炉总碳耗中扣除除尘灰、渗碳及直接还原三项碳耗，可得到高炉风口前燃烧碳耗；

步骤6)：由风口前燃烧碳耗乘以4.444得到吨铁干风消耗量；

步骤7)：将步骤6)中所得吨铁干风风耗除以经合理炉腹煤气量反推得出单位时间入炉总干风量，最终得到单位时间高炉设计产能水平。

更进一步的，步骤2)中为了进一步提高计算精度，原燃料透气性数据可结合气象资料考虑当地湿度及饱和度年平均水平。

更进一步的，步骤3)中提取铁中碳即为铁水渗碳所需碳耗，高炉除尘灰含碳即为除尘灰碳耗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种高炉设计产能的预估方法，能够准确得到不同原燃料结构及装备水平下高炉设计产能，在高炉建设决策、高炉设计施工、高炉操作等全生命周期体现重要作用。

2、本发明提供的一种高炉设计产能的预估方法，为业主在高炉投产后的生产组织提供了依据。

3、本发明提供的一种高炉设计产能的预估方法，给高炉操作者提供了一种判断炉况发展趋势的可靠途径。

附图说明

图1为本发明的实施例步骤四中直接还原耗碳与煤气利用率关联图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中：一种高炉设计产能的预估方法，包括以下步骤：

步骤一：建立不同级别高炉炉容及相似原燃料条件下铁中碳及对应不同煤气利用水平下除尘灰含碳量数据库；

步骤二：原燃料透气性数据结合炉容、顶压控制装备水平计算出经济压差控制值，进而确定合理炉腹煤气量水平，计算得到入炉总干风量；为了进一步提高计算精度，原燃料透气性数据可结合气象资料考虑当地湿度及饱和度年平均水平；

步骤三：了解业主当前燃料结构及未来燃料结构调整趋势，确定入炉吨铁总碳耗，在步骤1)中所建数据库提取铁中碳、高炉除尘灰含碳；其中，提取铁中碳即为铁水渗碳所需碳耗，高炉除尘灰含碳即为除尘灰碳耗；

步骤四：对传统高炉操作线修正并回归得到的高炉直接还原耗碳与煤气利用率公式：y＝-a×x²+b×x+c；式中：y-高炉直接还原耗碳，kg/tFe，x-高炉煤气利用率，％；请参阅图1，由图1回归公式得到二元一次方程：y＝-a×x²+b×x+c中拟合率达到98.74％，置信度较高；

步骤五：在入炉总碳耗中扣除除尘灰、渗碳及直接还原三项碳耗，可得到高炉风口前燃烧碳耗；

步骤六：由风口前燃烧碳耗乘以4.444得到吨铁干风消耗量；

步骤七：将步骤六中所得吨铁干风风耗除以经合理炉腹煤气量反推得出单位时间入炉总干风量，最终得到单位时间高炉设计产能水平。

设计原理：在高炉实际生产中，吨铁碳量由入炉燃料比确定，燃料比碳耗主要集中消耗在高炉除尘灰、铁水渗碳、熔损和直接还原、风口前燃烧四种途径，根据原燃料透气性、高炉设计炉型和高炉装备顶压控制水平(保证高炉顺行的压差水平可通过流体模拟软件准确计算)确定炉腹煤气量水平，进而反推高炉入炉的干风量，通过入炉风氧量计算出入炉总干风量；本发明通过设计燃料比得到吨铁总碳耗，结合高炉煤气利用率得到吨铁熔损和直接还原碳耗，另高炉除尘灰和铁水渗碳与炉容及顶压控制水平相关，在炉容和顶压控制装备一定前提下，该两项碳耗为定值，综上，得到吨铁风口前燃烧碳耗及所需干风量，结合入炉总干风量得到高炉设计产能的一种方法。

综上所述：本发明提供的一种高炉设计产能的预估方法，考虑了高炉设计面对的原燃料结构变化趋势、装备能力及操作水平变化等因素对投产后高炉产能水平做了较为准确的预估，并能从长周期、中周期、短周期分别得到很好的应用，服务于高炉炼铁全生命周期，长周期产能水平是高炉决策的重要依据，中周期产能准确预估是生产物流组织的重要依据，短周期产能核算对高炉炉况变化趋势判断及炉况恢复具有重要的参考价值；本发明依据高炉炉容、原燃料结构、高炉装备水平等因素得到经济风氧量水平、原燃料质量控制下限，较为准确预估新高炉未来一代炉役实际产能水平，为高炉炉顶上料、炉前渣铁排放、送风及煤气、设计炉型及冷却等系统设计提供理论依据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高炉设计产能的预估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：建立不同级别高炉炉容及相似原燃料条件下铁中碳及对应不同煤气利用水平下除尘灰含碳量数据库；

步骤2)：原燃料透气性数据结合炉容、顶压控制装备水平计算出经济压差控制值，进而确定合理炉腹煤气量水平，计算得到入炉总干风量；

步骤3)：了解业主当前燃料结构及未来燃料结构调整趋势，确定入炉吨铁总碳耗，在步骤1)中所建数据库提取铁中碳、高炉除尘灰含碳；

步骤4)：对传统高炉操作线修正并回归得到的高炉直接还原耗碳与煤气利用率公式：y＝-a×x²+b×x+c；式中：y-高炉直接还原耗碳，kg/tFe，x-高炉煤气利用率，％；

步骤5)：在入炉总碳耗中扣除除尘灰、渗碳及直接还原三项碳耗，可得到高炉风口前燃烧碳耗；

步骤6)：由风口前燃烧碳耗乘以4.444得到吨铁干风消耗量；

步骤7)：将步骤6)中所得吨铁干风风耗除以经合理炉腹煤气量反推得出单位时间入炉总干风量，最终得到单位时间高炉设计产能水平。

2.如权利要求1所述的一种高炉设计产能的预估方法，其特征在于，步骤2)中为了进一步提高计算精度，原燃料透气性数据可结合气象资料考虑当地湿度及饱和度年平均水平。

3.如权利要求1所述的一种高炉设计产能的预估方法，其特征在于，步骤3)中提取铁中碳即为铁水渗碳所需碳耗，高炉除尘灰含碳即为除尘灰碳耗。