CN111141888A - 一种焦炭在高炉内粉化评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种焦炭在高炉内粉化评价方法，涉及焦炭性能评价方法技术领域，包括以下步骤：1)待评价焦炭A进入高炉稳定运行一定时间后，每隔一定时间取样一次，取到高炉除尘灰n个；2)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值n个，作为x1‑xn；3)待评价焦炭B进入高炉稳定运行一定时间后，每隔一定时间取样一次，取到高炉除尘灰m个等；当t＜t0时，则认为待评价焦炭与原有焦炭粉化性无差别；当t≥t0，则认为存在差别，本发明方法用于评价焦炭在高炉内的粉化特性，通过对高炉灰的含碳量测定，表征焦炭在高炉内粉化情况对高炉内焦炭进行评价。
Description
技术领域
本发明涉及焦炭性能评价方法技术领域，具体涉及一种焦炭在高炉内粉化评价方法。
背景技术
焦炭粉化特性是高炉重点关注的指标之一，它直接影响高炉的透气性能，是高炉顺行的重要指标。
目前冶金焦炭的评价指标，文献1，国标GB/T 1996-2017(冶金焦炭)中对冶金焦炭分级指标包括灰分、硫分、抗碎强度、耐磨强度、反应性、反应后强度和粉末含量等。其中粉末含量粒度小，在进入高炉后容易形成焦粉，被高炉煤气带出；耐磨强度是指在经过转鼓后产生的小于10mm的焦粉量，它对焦炭处于高炉块状带的摩擦挤压产生的焦粉有一定模拟性，但对于块状带以下高温区域失去了模拟性。
文献2，抑制高炉回旋区内焦炭粉化的焦炭特性和高炉操作条件(渡壁史朗，鞍钢技术,2003,(5):51-56)为了研究气化反应造成的块焦劣化和冲击力破坏焦炭劣化层行为，通过气化反应给劣化的焦炭施加冲击力，进行了测定和评价粉化量的尝试，研究了回旋区内焦炭的粉化行为。焦炭燃烧实验证实了死料柱内的焦炭粉化率随着焦炭强度的下降、焦炭CRI降低、火焰温度的降低或鼓风速度的提高而增加，并验证了焦炭特性对回旋区内焦炭粉化的影响。这些结果意味着焦炭的气化反应和破碎导致了回旋区内的焦炭发生粉化。
文献3，破碎理论在焦炭粉化行为中的应用及分析(刘起航等，过程工程学报,2018.)在两种经典功耗理论的基础上，建立了考虑溶损反应和焦炭性质的粉碎功耗理论方程，通过溶损反应和高温抗压实验分析了失碳率和温度对焦炭粉化能耗的影响。在实验分析焦炭粉碎功与内能转化的基础上，将温度引入功耗方程中，预测了溶损焦炭在不同温度下的粉碎粒径。
为了评价焦炭粉化程度对高炉的影响，在高炉块状带文献1采用了M10的指标，用小于10mm的焦炭所占的比例表征焦炭的粉化程度；在高炉的风口回旋区，如文献3通过模拟风口的冲击，测定和评价焦炭粉化量；在高炉的软熔带采用焦炭反应后强度CSR的指标，申请公布号CN105842065A的中国专利申请文件公开了对焦炭反应后强度指标进行了改进，更好的模拟焦炭劣化过程；申请公布号CN103940697A的中国专利申请文件公开了一种高炉焦炭反应性试验方法，用于模拟高炉不同喷煤比工况焦炭的碳溶反应，由于反应温度高、反应气量少以及反应时间短，更能接近高炉实际的反应情况，实验得出的结果能更合理的评定焦炭质量。申请公布号CN102928455A的中国专利申请文件公开了一种测定焦炭高温冶金性能的方法，通过动态检测焦炭与CO2气体的开始反应温度、反应终了实际温度、反应性，计算焦炭与CO2气体的反应特征值，并对焦炭质量进行评价，反应特征值越小，焦炭实物质量越好。
但是随着研究的深入，这些指标本身也并尽善尽美，也存在一些缺陷。
第一，对于焦炭在高炉内的块状带有M10模拟粉化性能，得到了普遍的认可，但对于高炉透气性影响最大的软熔带焦炭粉化性能尚没有评价指标。
第二，对于国标法(GB/T 4000-2008)测定焦炭反应性和反应后强度的方法有一定的局限性，申请公布号CN103940697A的中国专利申请文件和申请公布号CN102928455A的中国专利申请文件通过引入了起始反应温度作为评价指标，引入了固定失重率作为检测指标，是对国标的补充但仍未涉及到焦炭粉化的评价。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种焦炭在高炉内粉化评价方法，主要解决现有技术中焦炭在高炉内粉化无法评价的技术问题，本发明方法用于评价焦炭在高炉内的粉化特性，通过对高炉灰的含碳量测定，表征焦炭在高炉内粉化情况，对高炉内焦炭进行评价。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种焦炭在高炉内粉化评价方法，包括以下步骤：
1)待评价焦炭A进入高炉稳定运行一定时间后，每隔一定时间取样一次，取到高炉除尘灰n个；
2)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值n个，作为x1-xn；
3)待评价焦炭B进入高炉稳定运行一定时间后，每隔一定时间取样一次，取到高炉除尘灰m个；
4)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值m个，作为y1-ym；
5)利用单样本t检验待评价焦炭是否与基准值存在差异性，t进行比较，
其中，
查表t分布的α分位数表，得到
t0＝t1-α(n+m-2)
当t＜t0时，则认为待评价焦炭与原有焦炭粉化性无差别；
当t≥t0，则认为存在差别，再对焦炭优劣性进行比较如下：
当y小于x时，则认为焦粉粉化程度降低，待评价焦炭优于原焦炭；
当y大于x时，则认为焦炭粉化程度增加，焦炭变差，待评价焦炭劣于原焦炭。
本发明得到的焦炭在高炉内粉化评价方法，表征了焦炭在高炉内的粉化特性。本发明提出的焦炭在高炉内粉化评价方法，是发明人通过大量试验发现，焦炭粉化对高炉稳定性有很大的影响，是高炉顺行的关键因素。而由于高炉是个黑匣子，在其内部包括在高炉块状带上部由于摩擦挤压而造成的粉化，在高炉的中部焦炭与二氧化碳反应而造成的粉化，以及焦炭在下部风口区受到高速气流冲击而造成的粉化等，而目前尚没有一个指标可以模拟焦炭从上部到下部的粉化过程。
因此，采用焦炭在高炉内粉化评价方法来表征焦炭的在高炉内的粉化特性，从而克服了传统评价方法的片面性，对不同质量焦炭在高炉内的经历的物理化学历程做出真实客观的评价。
(三)有益效果
本发明提供了一种焦炭在高炉内粉化评价方法，其有益效果如下：
1、本发明焦炭在高炉内粉化评价方法，采用高炉灰中含碳量作为评价指标，充分考虑了焦炭在高炉内经受的摩擦挤压产生粉化、在高炉的中部焦炭与二氧化碳反应而造成的粉化以及焦炭在下部风口区受到高速气流冲击而造成的粉化等，综合了各种状况，真实的反应了焦炭在高炉内的粉化表现。
2、本发明填补了焦炭以实际高炉进行焦炭粉化特性表征的空白，克服现有焦炭评价方法的不足。
3、本发明方法能够区分不同焦炭的粉化性能，对于高炉用冶金焦炭的选择具有指导意义。
4、采用t检验来对比焦炭粉化特性的差异性，克服了仅以平均值进行评判的不足，使对比更为科学有效。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1：
一种焦炭在高炉内粉化评价方法，利用3200m3高炉对两种焦炭A和焦炭B进行比较，该方法包括以下步骤：
1)待评价焦炭A进入高炉稳定运行8h后，每隔4h取样一次，取到高炉除尘灰6个；
2)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值6个，作为x1-x6；见表1。
3)待评价焦炭B进入高炉稳定运行8h后，每隔4h取样一次，取到高炉除尘灰6个；
4)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值6个，作为y1-y6；见表1。
5)利用单样本t检验待评价焦炭是否与基准值存在差异性，t进行比较，由表1可知，
查表t分布的α分位数表，得到
t0＝t1-α(n+m-2)＝1.81
由表1可知，
则焦炭B优于焦炭A，焦炭B的粉化程度更低。
表1：
实施例2：
一种焦炭在高炉内粉化评价方法，利用3200m3高炉对两种焦炭C和焦炭D进行比较，该方法包括以下步骤：
1)待评价焦炭C进入高炉稳定运行8h后，每隔4h取样一次，取到高炉除尘灰5个；
2)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值5个，作为x1-x5；见表2。
3)待评价焦炭B进入高炉稳定运行8h后，每隔4h取样一次，取到高炉除尘灰5个；
4)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值5个，作为y1-y5；见表2。
5)利用单样本t检验待评价焦炭是否与基准值存在差异性，t进行比较，
由表2可知，
查表t分布的α分位数表，得到
t0＝t1-α(n+m-2)＝1.86
由表2可知，
t t0
则焦炭D与焦炭C的质量相近，粉化程度没有明显差别。
表2：
本发明提出的焦炭在高炉内粉化评价方法，采用高炉灰中含碳量作为评价指标，充分考虑了焦炭在高炉内经受的摩擦挤压产生粉化、在高炉的中部焦炭与二氧化碳反应而造成的粉化以及焦炭在下部风口区受到高速气流冲击而造成的粉化等，综合了各种状况，真实的反应了焦炭在高炉内的粉化表现。克服现有焦炭评价方法的不足，填补了焦炭以实际高炉进行焦炭粉化特性表征的空白；本发明方法能够区分不同焦炭的粉化性能，对于高炉用冶金焦炭的选择具有指导意义。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (1)
1.一种焦炭在高炉内粉化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)待评价焦炭A进入高炉稳定运行一定时间后，每隔一定时间取样一次，取到高炉除尘灰n个；
2)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值n个，作为x1-xn；
3)待评价焦炭B进入高炉稳定运行一定时间后，每隔一定时间取样一次，取到高炉除尘灰m个；
4)取高炉除尘灰进行干燥，破碎后制成粉样，利用碳硫仪分析高炉灰中的碳含量，得到高炉灰含碳量数值m个，作为y1-ym；
5)利用单样本t检验待评价焦炭是否与基准值存在差异性，t进行比较，
其中，
查表t分布的α分位数表，得到
t0＝t1-α(n+m-2)
当t＜t0时，则认为待评价焦炭与原有焦炭粉化性无差别；
当t≥t0，则认为存在差别，再对焦炭优劣性进行比较如下：
当y小于x时，则认为焦粉粉化程度降低，待评价焦炭优于原焦炭；
当y大于x时，则认为焦炭粉化程度增加，焦炭变差，待评价焦炭劣于原焦炭。
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2020
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| CN115029489B (zh) * | 2022-04-28 | 2023-09-26 | 鞍钢股份有限公司 | 一种利用炉缸取样手段来分析出炉内焦炭溶损速度的方法 |
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