CN111241715A - 不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法，具体如下：基于高炉风口回旋区水平截面积与煤粉燃烧率试验中的坩埚截面积的比值，确定煤粉燃烧率试验中的空气流量；基于煤粉燃烧率试验中的空气流量与设定煤比M下的高炉鼓风量的比值，确定煤粉燃烧率试验中煤粉重量，即完成煤比M下煤粉燃烧率试验参数的确定。基于不同煤比下高炉内煤粉的实际燃烧率，对煤粉燃烧率试验中的煤粉重量及空气流量作相应的参数调整，得到不同煤比下煤粉燃烧率试验中空气流量V空及煤粉重量g煤，测得试验结果能较好地反映了高炉内煤粉实际燃烧率。

Description

不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法
技术领域
本发明属于高炉喷煤技术领域，更具体地，本发明涉及一种不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法。
背景技术
高炉喷吹煤粉可以有效降低焦比，降低铁水成本，改善高炉冶炼操作，利于高炉顺行，同时为高炉使用高风温和提高富氧率创造了条件。喷吹煤粉还可以扩大风口回旋区，缩小呆滞区，增加煤气量，进而改善矿石的还原过程，提高煤气利用率，从而进一步改善各项技术经济指标。总的来说，高炉喷煤具有显著的社会效益和经济效益。
煤粉的燃烧性决定了煤粉在高炉内的利用率。若高炉提升煤比时煤粉燃烧率不高，会导致炉内的未燃煤粉增多。大量未燃煤粉滞留在高炉软熔带和滴落带，降低炉料的透气性，造成煤粉在高炉内的燃烧条件恶化，煤气流分布不均、压差增大、炉墙热损增大、煤粉利用率下降。所以，煤粉燃烧性是评价高炉喷吹用煤的重要指标之一。
近年来，热重分析法在研究喷吹煤粉的燃烧性能方面得到广泛运用。热重分析法可在煤粉燃烧过程中连续测量得到温度、质量等多种信息，具有测量准确、可重复性好等优点。热重分析法测定煤粉燃烧性的步骤如下：将18mg的煤粉放入差热天平的氧化铝坩埚内，向差热天平通入流量为60mL/min的空气流，并以20℃/min的升温速率加热煤粉至完全燃烧，再按照燃烧率的计算公式，计算得到煤粉燃烧至不同温度时的燃烧率。
在试验过程中，煤粉重量、空气流量等各项试验参数均已固定，无法模拟不同煤比条件下高炉煤粉的燃烧性能，试验结果不能准确反映高炉内煤粉的燃烧情况。
发明内容
本发明提供一种不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法，旨在更加准确地模拟不同煤比条件下高炉内煤粉的燃烧性能。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法，所述方法具体如下：
基于高炉风口回旋区水平截面积与煤粉燃烧率试验中的坩埚截面积的比值，确定煤粉燃烧率试验中的空气流量；
基于煤粉燃烧率试验中的空气流量与设定煤比M下的高炉鼓风量的比值，确定煤粉燃烧率试验中煤粉重量，即完成煤比M下煤粉燃烧率试验参数的确定。
进一步的，基于高炉风口回旋区计算煤粉燃烧接触面积，设定高炉的风口回旋区水平截面积S回旋区为炉缸总面积S炉缸的一半，则煤粉燃烧接触面积S燃烧面积的计算公式具体如下：
S燃烧面积＝4S回旋区×γ修正系数＝2S炉缸×γ修正系数
其中，γ修正系数的取值与高炉的炉容有关，对于炉容为1000-2500m3的高炉，γ修正系数取值1.2；对于炉容为2500-3200m3的高炉，γ修正系数取值为1.3；对于炉容为3200-4000m3高炉，γ修正系数取值为1.5；对于炉容为4000m3及以上的高炉，γ修正系数取值为1.7；
进一步的，煤粉燃烧率试验中的空气流量V空的计算公式具体如下：
Figure BDA0002397373130000021
其中，S坩埚截面为煤粉燃烧率试验中的坩埚截面积，Q风为煤比M下高炉的鼓风量，S燃烧面积为煤粉燃烧接触面积。
进一步的，煤粉燃烧率试验中的煤粉重量g煤的计算公式具体如下：
Figure BDA0002397373130000031
其中，G煤为煤比M下高炉的喷煤率，V空为煤粉燃烧率试验中的空气流量，Q风为煤比M下高炉的鼓风量。
基于不同煤比下高炉内煤粉的实际燃烧率，对煤粉燃烧率试验中的煤粉重量及空气流量作相应的参数调整，得到不同煤比下煤粉燃烧率试验中空气流量V空及煤粉重量g煤，测得试验结果能较好地反映了高炉内煤粉实际燃烧率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本发明实施例提供的不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
基于高炉风口回旋区水平截面积与煤粉燃烧率试验中的坩埚截面积的比值，确定煤粉燃烧率试验中的空气流量；
基于煤粉燃烧率试验中的空气流量与设定煤比M下的高炉鼓风量的比值，确定煤粉燃烧率试验中煤粉重量，即完成煤比M下煤粉燃烧率试验参数的确定。
从煤粉燃烧学角度出发，燃烧率试验中煤粉的重量、空气流量对煤粉燃烧率试验结果有着重要的影响。相同条件下，煤粉试样越重、空气流量越小，必然导致煤粉燃烧率降低。
根据热重分析法测定煤粉燃烧性的方法，为了更好地模拟不同煤比下高炉内煤粉的实际燃烧率，燃烧性能试验中要对煤粉试样的重量和空气流量作相应的参数调整，将高炉一定煤比M(kg/t)条件下的喷煤率G煤(t/h)、鼓风量Q风(m3/min)与试验中煤粉重量g煤(mg)、空气流量V空(mL/min)进行换算匹配。
高炉风口回旋区水平截面积S回旋区(㎡)占炉缸面积S炉缸(㎡)50％时，此时送风制度较为合理，也是高炉操作追求达到的理想状态，煤粉在回旋区空间内发生燃烧等一系列反应，实际高炉回旋区是一椭圆状腔体，目前尚无计算回旋区尺寸的统一公式，为简化计算，本发明近似认为煤粉燃烧接触面积为：
S燃烧面积＝4S回旋区×γ修正系数＝2S炉缸×γ修正系数 (1)
γ修正系数的取值与高炉的炉容有关，对于炉容为1000-2500m3的高炉，γ修正系数取值1.2；对于炉容为2500-3200m3的高炉，γ修正系数取值为1.3；对于炉容为3200-4000m3高炉，γ修正系数取值为1.5；对于炉容为4000m3及以上的高炉，γ修正系数取值为1.7；一定煤比条件下，燃烧性试验中参数之一空气流量V空(mL/min)的确定方法如下：
Figure BDA0002397373130000041
式中，S坩埚截面(㎡)为试验所用氧化铝坩埚的截面积，为一固定值。所以，试验中空气流量V空(mL/min)主要与特定煤比下高炉鼓风量Q风(m3/min)密切相关，即：
Figure BDA0002397373130000051
一定煤比条件下，燃烧性试验中参数之一煤粉重量g煤(mg)的确定方法如下：
Figure BDA0002397373130000052
试验中空气流量V空确定后，煤粉试样重量g煤的数值取决于高炉喷煤率G煤(t/h)，即：
Figure BDA0002397373130000053
通过以上公式，能够模拟得到不同煤比下，煤粉燃烧性试验中空气流量V空、煤粉重量g煤的相应设定值，测得试验结果能较好地反映了高炉内煤粉实际燃烧率。
通过实例具体说明，某3200m3高炉炉缸直径D炉缸＝12.4m，当煤比140kg/t，平均喷煤率G煤为42t/h，鼓风量Q风为5500m3/min。
煤粉燃烧性试验所用坩埚内径D坩埚＝3mm,则煤粉燃烧接触面积
S坩埚截面＝π×(D坩埚/2)2
根据公式3、公式5确定高炉煤比140kg/t时，试验参数空气流量V空、煤粉重量g煤的相应设定值。其中，取γ修正系数＝1.5。
Figure BDA0002397373130000054
Figure BDA0002397373130000055
通过以上计算同时基于试验可操作性考虑，确定对应某3200m3高炉140kg/t煤比时的燃烧性试验参数空气流量V空、煤粉重量g煤分别为110mL/min、14mg。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法，其特征在于，所述方法具体如下：
基于高炉风口回旋区水平截面积与煤粉燃烧率试验中的坩埚截面积的比值，确定煤粉燃烧率试验中的空气流量；
基于煤粉燃烧率试验中的空气流量与设定煤比M下的高炉鼓风量的比值，确定煤粉燃烧率试验中煤粉重量，即完成煤比M下煤粉燃烧率试验参数的确定。
2.如权利要求1所述不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法，其特征在于，基于高炉风口回旋区计算煤粉燃烧接触面积，设定高炉的风口回旋区水平截面积S回旋区为炉缸总面积S炉缸的一半，则煤粉燃烧接触面积S燃烧面积的计算公式具体如下：
S燃烧面积＝4S回旋区×γ修正系数＝2S炉缸×γ修正系数
其中，γ修正系数的取值与高炉的炉容有关，对于炉容为1000-2500m3的高炉，γ修正系数取值1.2；对于炉容为2500-3200m3的高炉，γ修正系数取值为1.3；对于炉容为3200-4000m3高炉，γ修正系数取值为1.5；对于炉容为4000m3及以上的高炉，γ修正系数取值为1.7。
3.如权利要求2所述不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法，其特征在于，煤粉燃烧率试验中的空气流量V空的计算公式具体如下：
Figure FDA0002397373120000011
其中，S坩埚截面为煤粉燃烧率试验中的坩埚截面积，Q风为煤比M下高炉的鼓风量，S燃烧面积为煤粉燃烧接触面积。
4.如权利要求2所述不同煤比下高炉喷吹煤粉燃烧率试验参数的确定方法，其特征在于，煤粉燃烧率试验中的煤粉重量g煤的计算公式具体如下：
Figure FDA0002397373120000021
其中，G煤为煤比M下高炉的喷煤率，V空为煤粉燃烧率试验中的空气流量，Q风为煤比M下高炉的鼓风量。
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