CN112906196A - 一种确定高炉燃料比合理范围的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定高炉燃料比合理范围的方法，包括：S1：确定中期燃料比的控制范围；S2：确定最新热负荷处于最近2～3天内热负荷的分位数和最新燃料比处于最近2～3天内燃料比的分位数，计算二者的差值；S3：根据差值调整短期燃料比以使中期燃料比始终保持在控制范围内。本发明的方法可以确定高炉中期和短期燃料比的合理范围，有利于稳定炉温，提高铁水质量。

Description

一种确定高炉燃料比合理范围的方法

技术领域

本发明属于高炉操作控制技术领域，具体涉及一种确定高炉燃料比合理范围的方法。

背景技术

对于高炉操作而言，控制适宜的燃料比是高炉操作的重点和难点，燃料比太高或太低不仅会造成铁水质量的波动，而且对高炉顺行以及生产技术指标均会造成不利影响。传统的燃料比控制方法是工长根据自身操作经验对炉况变化情况进行人工判断和调整，但是在实际生产中高炉炉况变化较大，而且工长的操作经验和技能差别也较大，操作方式不统一，导致燃料比不稳定，不利于高炉炉热和炉况的稳定。

针对高炉热负荷波动大且易造成炉热波动的问题，在高炉操作控制技术领域亟需一种能够确定高炉燃料比合理范围的方法。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种确定高炉燃料比合理范围的方法。

本发明的技术方案具体如下：

一种确定高炉燃料比合理范围的方法，包括：

S1：确定中期燃料比的控制范围；

S2：确定最新热负荷处于最近2～3天内热负荷的分位数和最新燃料比处于最近2～3天内燃料比的分位数，计算二者的差值；

S3：根据差值调整短期燃料比以使中期燃料比始终保持在控制范围内。

可选地，步骤S1进一步包括：

S11：通过公式(1)依次计算最近2～3天内每小时的燃料比，

其中，FR是燃料比，K_4-8是4～8小时前平均焦比，单位是kg/tFe，M_1-4是最近1～4小时内平均煤量，单位是t/h，V_1-4是最近1～4小时内平均料速，单位是批/h；T_Fe是最近1～4小时内每批炉况含铁量的平均值；

S12：采集最近2～3天内每小时的铁水硅含量[Si]；

S13：分别计算最近2～3天内燃料比的中位数FR_中位数和铁水硅含量[Si]的中位数[Si]_中位数；

S14：通过公式(2)计算燃料比基准值FR_基准，确定中期燃料比的控制范围[FR_min,FR_max]，

FR_基准＝FR_中位数+α×([Si]_目标-[Si]_中位数) (2)

其中，α是燃料比和铁水硅含量[Si]的转换系数，范围是40～55，[Si]_目标是铁水硅含量的目标值；

FR_min＝FR_基准-ε，FR_max＝FR_基准+ε，ε的范围是3～7kg/tFe。

可选地，步骤S2进一步包括：

S21：通过公式(1)依次计算最近2～3天内每小时的燃料比，计算最新燃料比处于最近2～3天内燃料比的分位数，

其中，FR是燃料比，K_4-8是4～8小时前平均焦比，单位是kg/tFe，M_1-4是最近1～4小时内平均煤量，单位是t/h，V_1-4是最近1～4小时内平均料速，单位是批/h；T_Fe是最近1～4小时内每批炉况含铁量的平均值；

S22：采集最近2～3天内每小时的热负荷，计算最新热负荷值处于最近2～3天内热负荷的分位数；

S23：计算最新燃料比分位数与最新热负荷分位数的差值△X。

可选地，步骤S3进一步包括：

如果△X≤-P，降低燃料比直至中期燃料比低于FR_min，停止降低，燃料比按FR_min控制；或者

如果△X≥P，提高燃料比直至中期燃料比高于FR_max，停止提高，燃料比按FR_max控制；

其中，P的范围是15％-25％。

由上述技术方案可知，本发明提供的确定高炉燃料比合理范围的方法，具有以下优点：

本发明提供的确定高炉燃料比合理范围的方法首先根据长期燃料比的中位数和铁水的中位数，确定中期燃料比的控制范围，再根据当前燃料比和热负荷所处的历史分位数情况，确定短期燃料比的合理范围，从而得出系统性的燃料比控制范围，以实现燃料比的优化控制，进一步稳定高炉铁水质量和炉况。

附图说明

图1是本发明的确定高炉燃料比合理范围的方法的流程图。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，下面结合附图，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

高炉热负荷波动大且易造成炉热波动的问题，基于人工经验控制燃料比容易导致燃料比不稳定，不利于高炉炉热和炉况的稳定。针对现有技术中存在的这些问题，本发明提供了一种确定高炉燃料比合理范围的方法。

本发明的确定高炉燃料比合理范围的方法包括：

S1：确定中期燃料比的控制范围；

S2：确定最新热负荷处于最近2～3天内热负荷的分位数和最新燃料比处于最近2～3天内燃料比的分位数，计算二者的差值；

S3：根据差值调整短期燃料比以使中期燃料比始终保持在控制范围内。

下面结合图1，对本发明的确定高炉燃料比合理范围的方法进行详细说明：

S1：确定中期燃料比的控制范围[FR_min,FR_max]。具体包括：

S11：根据公式(1)依次计算最近2～3天内每小时的燃料比

其中，FR是燃料比(所谓燃料比是指当下炉温起作用的燃料比)，K_4-8是4～8小时前平均焦比，单位是kg/tFe，M_1-4是最近1～4小时内平均煤量，单位是t/h，V_1-4是最近1～4小时内平均料速，单位是批/h；T_Fe是最近1～4小时内每批炉况含铁量的平均值，单位是tFe/批。焦比、煤量、料速等通常是在实际操作过程中实时采集。

S12：采集最近2～3天内每小时的铁水硅含量[Si]。采用炼铁分析，如果该小时没有分析，则取上一个有效值。

S13：分别计算最近2～3天内燃料比的中位数FR_中位数和铁水硅含量[Si]的中位数[Si]_中位数；中位数的计算方法采用的是常规计算方法，具体地，中位数是按顺序排列的一组数据中居于中间位置的数，例如，在Excel中为MEDIAN函数。

S14：根据公式(2)计算燃料比基准值FR_基准，

FR_基准＝FR_中位数+α×([Si]_目标-[Si]_中位数) (2)

其中，α是燃料比和铁水硅含量[Si]的转换系数，范围是40～55；[Si]_目标是铁水硅含量的目标值。

采用这种方法可以动态的计算基准燃料比，作为燃料比控制的依据。在高炉操作过程中，中期燃料比(即8小时燃料比的平均值)的控制范围[FR_min,FR_max]为[FR_基准-ε,FR_基准+ε]，ε取值范围为3～7kg/tFe。ε的具体取值依据燃料比的中位数和铁水硅含量的中位数来确定，当燃料比的中位数、铁水硅含量的中位数较大时，ε的值相应较大，当燃料比的中位数、铁水硅含量的中位数较小时，ε的值相应较小。在具体的实践过程中，本领域技术人员可以结合燃料比的中位数和铁水硅含量的中位数来选择合适的ε值，此处不做赘述。

S2：确定最新热负荷处于最近2～3天内热负荷的分位数和最新燃料比处于最近2～3天内燃料比的分位数，计算二者的差值。具体包括：

S21：根据公式(1)依次计算最近2～3天内每小时的燃料比，并计算最新燃料比处于最近2～3天内燃料比的分位数。比如：燃料比为2～3天内最大值时，其分位数则为100％；燃料比为2～3天内最小值时，其分位数则为0％；燃料比为2～3天内中位数时，其分位数则为50％。可采用常规方法计算分位数，例如Excel中采用RANK排序函数先按大小排序，然后除以总个数就是分位数。

S22：采集最近2～3天内每小时的热负荷(单位10MJ/h)，并计算最新热负荷值处于最近2～3天内热负荷的分位数。具体的计算方法与最新燃料比分位数类似。

S23：计算最新燃料比分位数与最新热负荷分位数的差值△X。

S3：根据差值调整短期燃料比以使中期燃料比始终保持在控制范围内。

比较燃料比和热负荷的分位数，如果两者的差值△X超过阈值时就需要调整燃料比。具体是，如果△X≤-P，降低燃料比直至中期燃料比低于FR_min，停止降低燃料比，燃料比按FR_min控制；或者，如果△X≥P，提高燃料比直至中期燃料比高于FR_max，停止提高燃料比，燃料比按FR_max控制；或者，如果|△X|＜P，不需要调整燃料比。

其中，P是判断是否需要调整燃料比的阈值，其范围是15％-25％。通常，燃料比控制范围根据炉况波动幅度来人工判断，炉况稳定时取值要小，确保燃料比稳定，炉况波动大，燃料比也波动大，也难以控制在较小范围内，因此需要扩大范围。此外，当燃料比过低时，也需要控制燃料比下限，防止燃料比过低导致高炉热量不足。因此，当炉况稳定时，应选择较小的P值，当炉况波动大时，应选择较大的P值。在具体的实践过程中，本领域技术人员可以根据炉况波动幅度来选择合适的P值，此处不做赘述。

举例说明，当热负荷达到历史最高时，即分位数为100％，如果此时燃料比的分位数为60％，则说明燃料比不足，需要立即提高燃料比，避免炉凉；当热负荷达到历史低位，即分位数为10％，如果此时燃料比的分位数为50％，则说明燃料比过高，需要立即降低燃料比，避免炉温过高。

通过上述步骤得到了中期和短期燃料比的控制范围，在实际高炉操作过程中，通过调整煤量、加湿和富氧等参数快速影响到短期燃料比，当持续降低或提高燃料比时，就会逐步影响到中期燃料比(8小时燃料比的平均值)，本发明采取的方法是：当中期燃料比达到FR_min或FR_max时，就不再继续降低或提高燃料比，而是按FR_min或FR_max控制燃料比，防止炉温偏离正常范围。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

采用申请人企业内部高炉进行实验，具体实施过程如下：

1.炉热参数计算与采集

采用公式(1)所示方法计算燃料比，并统计燃料比、[Si]和热负荷等参数，如表1所示。

表1炉热参数计算表

2.判断中期燃料比是否处于合理范围

由表1中数据统计可知，最近2天内燃料比的中位数FR_中位数为495.9kg/tFe，铁水硅含量的中位数[Si]_中位数为0.57，目标铁水[Si]_目标为0.50；转换系数α是45.0，由公式(2)可知，燃料比基准值FR_基准为495.9+45.0×(0.50-0.57)＝492.8kg/tFe。

由此可得，中期燃料比的控制范围为492.8±(3～7)kg/tFe；由表1可知，当前中期燃料比为499.0kg/tFe，处于控制范围内。

3.判断短期燃料比是否处于合理范围

由表1可知，当前燃料比的分位数(即最新燃料比分位数)为84％，当前热负荷的分位数(即最新热负荷分位数)为96％，两者的差为-8％，偏差不大，说明燃料比在控制范围内，可以维持目前燃料比运行。

假如最近时间(第三天15:00)热负荷为14000 10MJ/h，该条件下热负荷的分位数为47％，燃料比和热负荷的分位数差值为37％，偏差过大，就需要降低燃料比，以防止炉温过高。

4.控制效果

铁水质量指标得到了明显的提升；铁水[Si]含量由0.52降低至0.48，铁水合格率([Si]≤0.55比例)由67.2％提升至74.4％，铁水超标率([Si]≥0.70比例)由13.1％降至8.8％。

5.效益

铁水硅含量降低0.04，[Si]含量每降低0.1燃料比可降低4.5kg/tFe，日产量10100t，焦炭价格1497.3元/t，煤粉价格690.1元/t，燃料比中焦比和煤比的权重比为7/3，每年可降低成本：0.04×4.5/0.1×(1497.3×7/10+690.1×3/10)/1000×10100×360/10000＝821.5万元。

超标铁水的双渣冶炼成本为70元/tFe，铁水超标率降低到4.3％，由此降低成本：4.3％×10100×360×70/10000＝1094.4万元。

综上所述，采用本发明的方法每年可降低成本1915.9万元。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种确定高炉燃料比合理范围的方法，其特征在于，包括：

S1：确定中期燃料比的控制范围；

S2：确定最新热负荷处于最近2～3天内热负荷的分位数和最新燃料比处于最近2～3天内燃料比的分位数，计算二者的差值；

S3：根据差值调整短期燃料比以使中期燃料比始终保持在控制范围内。

2.根据权利要求1所述的确定高炉燃料比合理范围的方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：

S11：通过公式(1)依次计算最近2～3天内每小时的燃料比，

其中，FR是燃料比，K_4-8是4～8小时前平均焦比，单位是kg/tFe，M_1-4是最近1～4小时内平均煤量，单位是t/h，V_1-4是最近1～4小时内平均料速，单位是批/h；T_Fe是最近1～4小时内每批炉况含铁量的平均值；

S12：采集最近2～3天内每小时的铁水硅含量[Si]；

S13：分别计算最近2～3天内燃料比的中位数FR_中位数和铁水硅含量[Si]的中位数[Si]_中位数；

S14：通过公式(2)计算燃料比基准值FR_基准，确定中期燃料比的控制范围[FR_min,FR_max]，

FR_基准＝FR_中位数+α×([Si]_目标-[Si]_中位数) (2)

其中，α是燃料比和铁水硅含量[Si]的转换系数，范围是40～55，[Si]_目标是铁水硅含量的目标值；

FR_min＝FR_基准-ε，FR_max＝FR_基准+ε，ε的范围是3～7kg/tFe。

3.根据权利要求1所述的确定高炉燃料比合理范围的方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：

S21：通过公式(1)依次计算最近2～3天内每小时的燃料比，计算最新燃料比处于最近2～3天内燃料比的分位数，

其中，FR是燃料比，K_4-8是4～8小时前平均焦比，单位是kg/tFe，M_1-4是最近1～4小时内平均煤量，单位是t/h，V_1-4是最近1～4小时内平均料速，单位是批/h；T_Fe是最近1～4小时内每批炉况含铁量的平均值；

S22：采集最近2～3天内每小时的热负荷，计算最新热负荷值处于最近2～3天内热负荷的分位数；

S23：计算最新燃料比分位数与最新热负荷分位数的差值△X。

4.根据权利要求3所述的确定高炉燃料比合理范围的方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：

如果△X≤-P，降低燃料比直至中期燃料比低于FR_min，停止降低，燃料比按FR_min控制；或者

如果△X≥P，提高燃料比直至中期燃料比高于FR_max，停止提高，燃料比按FR_max控制；

其中，P的范围是15％-25％。

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