CN111809008B - 基于不同喷煤比的高炉焦炭热性质分级控制方法 - Google Patents

基于不同喷煤比的高炉焦炭热性质分级控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于不同喷煤比的高炉焦炭热性质分级控制方法，该方法包括：检测得到反应焦炭在1100℃时的高温热性质的反应后强度CSR1100；检测得到表征高炉内焦炭直接还原开始温度的焦炭的起始反应温度；检测得到反应焦炭在1350℃时的高温热性质的反应后强度CSR1350；然后根据各高炉炉容和喷煤比，分级控制焦炭的热性质，进行高炉炼铁。本发明将CSR1100、CSR1350和起始反应温度结合起来，对不同容积的高炉用焦炭热性质进行规定，便于操作人员根据高炉容积和喷煤比的不同，对入炉焦炭的热性质进行分级控制，为企业合理使用焦炭提供指引，从而使有限的焦炭资源在不同容积的高炉合理分配使用，在保证高炉正常炉况的情况下降低炼铁成本。

Description

基于不同喷煤比的高炉焦炭热性质分级控制方法
技术领域
本发明属于高炉炼铁技术领域，具体涉及一种基于不同喷煤比的高炉焦炭热性质分级控制方法。
背景技术
焦炭是高炉炼铁的最主要原料之一，对高炉生产操作的稳定顺行起着非常重要的作用，在高炉内主要起到骨架、还原剂和热源三个方面的作用，其中还原剂和热源的作用可以通过喷煤来替代，但其骨架作用是难以替代的。作为高炉炼铁原料的焦炭，其质量对高炉炼铁有着十分重要的影响，因此随着高炉大型化和炼铁技术的发展，高炉不断地对焦炭提出更高的要求。
随着焦炭热性质指标CSR(恒定的1100℃)在国内炼铁厂的广泛应用，现阶段国内很多大型钢铁厂的焦炭热强度指标CSR已达到67％以上，但在高炉内的使用效果却差别很大，因此越来越多的炼铁工作者对CSR的模拟作用提出质疑，认为其对焦炭热性质的表征不够全面，存在缺陷，开始积极探索和开发新的焦炭热性质指标，来完善焦炭质量评价。现阶段采用升温实验法、更高试验温度测定的焦炭热性质指标(例如CSR1350)以及起始反应温度指标越来越受炼铁工作者的重视，目前很多大型钢铁企业已经开始了这方面的研究工作，但是对新的焦炭热性质指标、起始反应温度指标在高炉内的应用尚没有明确的方法。
现阶段行业内采用喷吹燃料替代部分焦炭技术已取得了巨大进步，我国长期以来以喷吹煤粉为主，随着喷煤比的提高，焦炭在高炉内的停留时间会变长，必然导致焦炭在高炉内的劣化加剧，对焦炭的高温热性质提出更高的要求。近年来国内不少钢铁企业的喷煤比已达170kg/t左右，但在实际生产过程中高炉喷煤比受焦炭价格、原燃料条件、生产条件等因素的影响经常发生变化。当高炉喷煤比发生变化时，为保障高炉顺行，焦炭的高温热性质也需要作出相应的调整，但现阶段行业内并没有相应的指导方法，操作人员对高炉用焦炭的热性质控制以及喷煤比发生变化时的调整全凭经验，经常导致高炉炉况变差、失常。很多炼铁厂为保障高炉顺行，只能控制焦炭的热性质处于一个很高的水平，但优质的焦炭资源是有限的，各炼铁厂为了保障大高炉生产，都是优先将其用在大高炉，这就难免导致其他高炉的经济指标相对较差。因此需要一种方法根据高炉容积的不同以及喷煤比的变化，相应地分级控制焦炭的高温热性质，以在充分保障焦炭在高炉内的骨架作用下，使不同容积的高炉都有一个相对优异的经济指标，从而降低炼铁成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于不同喷煤比的高炉焦炭热性质分级控制方法，以保障焦炭在高炉内的骨架作用，使不同容积的高炉都有一个相对优异的经济指标，从而降低炼铁成本。
为解决上述技术问题，本发明所设计的技术方案包括如下步骤：
1)对全厂的生产焦炭按GB/T4000-2008《焦炭反应性及反应后强度实验方法》进行检测，检测结果记为CSR1100，用于表征焦炭在1100℃时的高温热性质。
2)对全厂的生产焦炭进行检测，实验每次取300±0.5g焦炭样，以10℃/min的升温速率升温，在400℃时以7.5L/min的速率通入N2保护，700℃时以7.5L/min的速率通入混合反应气体(25％CO2、75％N2)进行反应，升温至1350℃时进行恒温，当焦炭的熔损率达到0.5％时的温度记为焦炭的起始反应温度，用于表征高炉内焦炭直接还原的开始温度；当焦炭熔损率达到25％时停止实验，待焦炭冷却到室温后测量其反应后强度记为CSR1350，用于表征焦炭在1350℃时的高温热性质。
3)在焦炭的灰份、硫份以及冷强度指标满足要求的前提下，根据各高炉炉容和喷煤比分级控制焦炭的热性质，具体方案为：
3.1)当喷煤比≥170kg/t时：
≥4000m3级高炉(即4000m3以上级)：CSR1100≥70、CSR1350≥72、起始反应温度≥950℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥66、CSR1350≥68、起始反应温度≥850℃；
3.2)当160kg/t≤喷煤比＜170kg/t时：
≥4000m3级高炉：CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥67、CSR1350≥68、起始反应温度≥850℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥65、CSR1350≥67、起始反应温度≥830℃；
3.3)当喷煤比＜160kg/t时：
≥4000m3级高炉：CSR1100≥67、CSR1350≥69、起始反应温度≥870℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥66、CSR1350≥67、起始反应温度≥840℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥64、CSR1350≥66、起始反应温度≥820℃；
4)当高炉喷煤比受焦炭价格、原燃料条件、生产条件等因素的影响发生变化时，根据喷煤比的变化及时调整焦炭的高温热性质控制水平。
4.1)当焦炭价格便宜，高炉多用焦炭比喷煤有利时，高炉降低喷煤比，此时焦炭负荷变轻，应根据此时的喷煤比相应地降低高炉使用的焦炭热性质控制水平，用以降低配煤成本和炼铁成本。
4.2)当焦炭价格较贵，高炉提高喷煤比比使用焦炭有利时，高炉增加喷煤比时，此时焦炭负荷变重，应根据此时的喷煤比相应地提高高炉使用的焦炭热性质控制水平，用以保障焦炭的骨架作用，避免高炉炉况变差、失常，导致炼铁成本增加。
4.3)当焦炭的高温热性质由于生产等原因不能满足上述要求时，应根据现有的焦炭热性质水平，降低高炉内的焦炭负荷(即单位焦炭熔炼的矿石量)1～10％。
本发明具有如下的有益效果:
1)可以根据高炉容积的不同、喷煤比的不同，对入炉焦炭的热性质进行分级控制，为企业合理使用不同热性质的焦炭提供帮助，从而使有限的焦炭资源在不同容积的高炉合理分配使用，保障不同容积的高炉都有一个相对优异的经济指标，降低炼铁成本。
2)当高炉喷煤比发生变化时，本发明首次将CSR1100、CSR1350和起始反应温度结合起来，对不同容积的高炉用焦炭热性质进行规定和指引，便于操作人员及时调整，解决了高炉用焦炭热性质怎么调整缺乏指导的问题，有效地避免了凭经验操作导致的高炉用焦炭热性质不足，引起高炉炉况变差、失常，炼铁成本增加的问题，从而避免了凭经验操作导致的高炉用焦炭热性质过剩而导致的配煤成本增加。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明：
1)对全厂的生产焦炭按GB/T4000-2008《焦炭反应性及反应后强度实验方法》进行检测，检测结果记为CSR1100，用于表征焦炭在1100℃时的高温热性质。
2)对全厂的生产焦炭进行检测，实验每次取300±0.5g焦炭样，以10℃/min的升温速率升温，在400℃时以7.5L/min的速率通入N2保护，700℃时以7.5L/min的速率通入混合反应气体(25％CO2、75％N2)进行反应，升温至1350℃时进行恒温，当焦炭的熔损率达到0.5％时的温度记为焦炭的起始反应温度，用于表征高炉内焦炭直接还原的开始温度；当焦炭熔损率达到25％时停止实验，待焦炭冷却到室温后测量其反应后强度记为CSR1350，用于表征焦炭在1350℃时的高温热性质。
3)在焦炭的灰份、硫份以及冷强度指标满足要求的前提下，根据各高炉炉容和喷煤比分级控制焦炭的热性质，具体方案为：
3.1)当喷煤比≥170kg/t时：
≥4000m3级高炉：CSR1100≥70、CSR1350≥72、起始反应温度≥950℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥66、CSR1350≥68、起始反应温度≥850℃；
3.2)当160kg/t≤喷煤比＜170kg/t时：
≥4000m3级高炉：CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥67、CSR1350≥68、起始反应温度≥850℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥65、CSR1350≥67、起始反应温度≥830℃；
3.3)当喷煤比＜160kg/t时：
≥4000m3级高炉：CSR1100≥67、CSR1350≥69、起始反应温度≥870℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥66、CSR1350≥67、起始反应温度≥840℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥64、CSR1350≥66、起始反应温度≥820℃；
4)当高炉喷煤比受焦炭价格、原燃料条件、生产条件等因素的影响发生变化时，根据喷煤比的变化及时调整焦炭的高温热性质控制水平。
4.1)当焦炭价格便宜，高炉多用焦炭比喷煤有利时，高炉降低喷煤比，此时焦炭负荷变轻，应根据此时的喷煤比相应地降低高炉使用的焦炭热性质控制水平，用以降低配煤成本和炼铁成本。
4.2)当焦炭价格较贵，高炉提高喷煤比比使用焦炭有利时，高炉增加喷煤比时，此时焦炭负荷变重，应根据此时的喷煤比相应地提高高炉使用的焦炭热性质控制水平，用以保障焦炭的骨架作用，避免高炉炉况变差、失常，导致炼铁成本增加。
4.3)当焦炭的高温热性质由于生产等原因不能满足上述要求时，应根据现有的焦炭热性质水平，降低高炉内的焦炭负荷1～10％。
实施例1
以3200m3级高炉为例，半年为一个周期，当喷煤比发生变化时，及时调整焦炭的高温热性质控制水平，减少高炉炉况波动，保障高炉生产的稳定顺行，降低炼铁成本，实施情况如下:
1)对全厂的生产焦炭分别进行CSR1100、CSR1350、起始反应温度检测，进行分类使用。
2)实施前其喷煤比为160～170kg/t，对焦炭热性质没有具体要求；实施期间，在焦炭的灰份、硫份以及冷强度指标满足要求的前提下，控制焦炭的热性质水平为：CSR1100≥67、CSR1350≥68、起始反应温度≥850℃。
3)实施期间，当焦炭价格便宜，高炉多用焦炭比喷煤有利时，就将高炉喷煤比调整到160kg/t以下，此时焦炭负荷变轻，相应调整其使用的焦炭热性质控制水平为：CSR1100≥66、CSR1350≥67、起始反应温度≥840℃，以降低炼铁成本。
4)实施期间，当焦炭价格较贵，高炉提高喷煤比比使用焦炭有利时，就将高炉喷煤比调整到170kg/t以上，此时焦炭负荷变重，相应提高焦炭的热性质，用以保障焦炭的骨架作用，避免高炉炉况变差、失常，导致炼铁成本增加，调整后的焦炭热性质控制水平为：CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃。
5)实施期间，当现有焦炭的热性质由于生产等原因质量下滑，不能保持在CSR1100≥67、CSR1350≥68、起始反应温度≥850℃时，就根据现有焦炭的热性质水平，降低高炉内的焦炭负荷1～10％，从而保持高炉生产的稳定顺行。实施期间，现有的焦炭热性质水平出现过CSR1100:65.2、CSR1350:67.3、起始反应温度:857℃时，相应降低了焦炭负荷2％来保持高炉炉况的稳定。
6)实施前后高炉指标变化见下表
Figure BDA0002561598210000081
从表中可以看出，本发明方法使用后，3200m3级高炉炉况波动减少，日产量提高，焦比、煤比、燃料比都有小幅度的下降，高炉整体经济指标向好，高炉生产成本降低。
实施例2
以4000m3级高炉为例，半年为一个周期，当喷煤比发生变化时，及时调整焦炭的高温热性质控制水平，减少高炉炉况波动，保障高炉生产的稳定顺行，降低炼铁成本，实施情况如下:
1)对全厂的生产焦炭分别进行CSR1100、CSR1350、起始反应温度检测，进行分类使用。
2)实施前其喷煤比为160～170kg/t，对焦炭热性质没有具体要求；实施期间，在焦炭的灰份、硫份以及冷强度指标满足要求的前提下，控制焦炭的热性质水平为：CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃。
3)实施期间，当焦炭价格便宜，高炉多用焦炭比喷煤有利时，就将高炉喷煤比调整到160kg/t以下，此时焦炭负荷变轻，相应调整其使用的焦炭热性质控制水平为：CSR1100≥67、CSR1350≥69、起始反应温度≥870℃，降低炼铁成本。
4)实施期间，当焦炭价格较贵，高炉提高喷煤比比使用焦炭有利时，就将高炉喷煤比调整到170kg/t以上，此时焦炭负荷变重，相应提高焦炭的热性质，用以保障焦炭的骨架作用，避免高炉炉况变差、失常，导致炼铁成本增加，调整后使用的焦炭热性质控制水平为：CSR1100≥70、CSR1350≥72、起始反应温度≥950℃。
5)实施期间，当现有焦炭的热性质由于生产等原因质量下滑，不能保持在CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃时，需根据现有焦炭的热性质水平，降低高炉内的焦炭负荷1～10％，从而保持高炉生产的稳定顺行。
6)实施前后高炉指标变化见下表：
Figure BDA0002561598210000091
从表中可以看出，本发明方法使用后，4000m3级高炉日产量提高，煤比上升，焦比、燃料比小幅度下降，高炉整体经济指标向好，高炉生产成本降低。

Claims (1)

1.一种基于不同喷煤比的高炉焦炭热性质分级控制方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)对全厂的生产焦炭按GB/T4000-2008《焦炭反应性及反应后强度实验方法》进行检测，检测结果记为CSR1100，用于表征焦炭在1100℃时的高温热性质；
2)对全厂的生产焦炭进行检测，实验每次取300±0.5g焦炭样，以10℃/min的升温速率升温，在400℃时以7.5L/min的速率通入N2保护，700℃时以7.5L/min的速率通入混合反应气体进行反应，升温至1350℃时进行恒温，当焦炭的熔损率达到0.5％时的温度记为焦炭的起始反应温度，用于表征高炉内焦炭直接还原的开始温度；当焦炭熔损率达到25％时停止实验，待焦炭冷却到室温后测量其反应后强度记为CSR1350，用于表征焦炭在1350℃时的高温热性质；所述混合反应气体为25％的CO2和75％的N2；
3)在焦炭的灰份、硫份以及冷强度指标满足要求的前提下，根据各高炉炉容和喷煤比分级控制焦炭的热性质，具体方案为：
3.1)当喷煤比≥170kg/t时：
≥4000m3级高炉：CSR1100≥70、CSR1350≥72、起始反应温度≥950℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥66、CSR1350≥68、起始反应温度≥850℃；
3.2)当160kg/t≤喷煤比＜170kg/t时：
≥4000m3级高炉：CSR1100≥68、CSR1350≥70、起始反应温度≥900℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥67、CSR1350≥68、起始反应温度≥850℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥65、CSR1350≥67、起始反应温度≥830℃；
3.3)当喷煤比＜160kg/t时：
≥4000m3级高炉：CSR1100≥67、CSR1350≥69、起始反应温度≥870℃；
3000m3≤容积＜4000m3级高炉：CSR1100≥66、CSR1350≥67、起始反应温度≥840℃；
＜3000m3级高炉：CSR1100≥64、CSR1350≥66、起始反应温度≥820℃；
4)当高炉喷煤比受焦炭价格、原燃料条件、生产条件因素的影响发生变化时，根据喷煤比的变化及时调整焦炭的高温热性质控制水平：
4.1)当焦炭价格便宜，高炉多用焦炭比喷煤有利时，高炉降低喷煤比，此时焦炭负荷变轻，应根据此时的喷煤比相应地降低高炉使用的焦炭热性质控制水平，用以降低配煤成本和炼铁成本；
4.2)当焦炭价格较贵，高炉提高喷煤比比使用焦炭有利时，高炉增加喷煤比时，此时焦炭负荷变重，应根据此时的喷煤比相应地提高高炉使用的焦炭热性质控制水平，用以保障焦炭的骨架作用，避免高炉炉况变差、失常，导致炼铁成本增加；
4.3)当焦炭的高温热性质由于生产原因不能满足上述步骤3)根据各高炉炉容和喷煤比分级控制的要求时，应根据现有的焦炭热性质水平，降低高炉内的焦炭负荷1～10％。
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焦炭热性质评价方法的研究进展;谢全安等;《钢铁》;20180930;第53卷(第9期);1-6 *
焦炭高温热性质测定装置的研发与验证;任玉明等;《武钢技术》;20170430;第55卷(第2期);46-48,57 *

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