CN113077132B - 一种喷吹煤粉性价比评价的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种喷吹煤粉性价比的评价方法,包括:步骤S1:测定混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性;步骤S2:设定不同煤比条件下的混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的最低标准值;步骤S3:对混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的重要度进行赋值;步骤S4:计算混合煤粉的性能评判指数K1;步骤S5:选择K1值大于1的混合煤粉,计算其性价比评判指数K2。本发明的评价方法不仅为提高CO2用量提供了较好的热量补偿,同时,对炉内焦炭有较好的保护作用,并且可合理控制配煤成本。

Description

一种喷吹煤粉性价比评价的方法
技术领域
本发明涉及高炉冶炼技术领域,具体地,本发明涉及高炉喷吹CO2气体时喷吹煤粉性价比评价的方法
背景技术
高炉生产中,煤粉是重要燃料之一,有还原剂和发热剂的作用,同时可减少焦炭用量,降低燃料成本。高炉工序的碳排放量中钢铁企业中总碳排放量的60%-70%,降低高炉工序碳排放量(CO2排放量)对钢铁企业控制总碳排放量起到关键作用。降低高炉CO2排放量的主要途径有:降低燃烧比;高炉喷吹氢气、高炉喷吹焦炉煤气(氢含量50-60%),高炉喷吹CO2气体等技术路线。其中,高炉喷吹CO2气体过程中,CO2与C反应生成CO为吸热反应,为提高CO2中和能力,需要额外补充热量。对于高炉喷吹CO2气体高炉额外热量及消耗C的来源研究不多,由于不同配煤结构条件下的混合煤粉的性能有较大差异,有的混合煤粉固定碳高,反应性差,有的混合煤粉的性能却恰恰相反,因此,目前亟需一种用于高炉喷吹CO2气体技术流程时评价高炉煤粉综合性价比的方法,以便对降低高炉工序碳排放量具有一定的指导意义。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提出了一种用于高炉喷吹CO2气体技术流程时评价高炉煤粉综合性价比的方法,借助该方法能够在降低碳排放量中合理控制燃料成本。
具体来说,本发明通过如下技术方案实现的:
一种喷吹煤粉性价比的评价方法,包括:
步骤S1:测定混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性,分别表示为m1、m2、m3和m4
步骤S2:设定不同煤比条件下的混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的最低标准值,分别表示为n1、n2、n3和n4
步骤S3:对混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的重要度进行赋值,分别表示为z1、z2、z3和z4
步骤S4:根据以下公式计算混合煤粉的性能评判指数K1:
其中,mi表示第i项指标的实测值,ni表示第i项指标的最低标准值,zi表示第i项指标的重要度;
步骤S5:选择K1值大于1的混合煤粉,根据以下公式计算其性价比评判指数K2:
其中,P表示混合煤粉的配煤价格;
K2值越小,说明混合煤粉的性价比越高。
可选地,还包括:
步骤S6:根据以下公式计算新增煤比△B:
其中:
C消耗表示还原和燃烧消耗的碳量之和;
m1表示测定的煤粉固定碳含量;
B表示原煤比;
Y表示原产量;
△Y表示新增产量。
可选地,在步骤S2中,不同煤比条件下的混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的最低标准值如下:
煤比 固定碳含量n1,% 发热量n2,kJ/kg 700℃燃烧率n3,% 1200℃反应性n4,%
≥180kg/t 73.5 31000 92 90
150-180kg/t 72.5 29500 88 85
<150kg/t 70 29000 85 80
可选地,在步骤S3中,混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的重要度的值如下:
重要度赋值 固定碳含量z1 发热量z2 700℃燃烧率z3 1200℃反应性z4
比重,% 50-60 10-15 15-20 15-20
并且,z1+z2+z3+z4=1。
相比于现有技术,本发明的喷吹煤粉性价比的评价方法至少具有如下有益效果:
本发明根据高炉喷吹CO2气体过程中热量平衡及现场要求,建立一种适合高炉喷吹CO2技术的高炉混合煤粉的综合性能评价方法。本发明的评价方法不仅为提高CO2用量提供了较好的热量补偿,同时,对炉内焦炭有较好的保护作用,并且可合理控制配煤成本。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的喷吹煤粉性价比评价方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效,通过下述具体实施方式,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。
从高炉风口向炉内喷吹CO2气体,在高温区域中,CO2与炽热的C反应生成CO,增加间接还原区域一氧化碳浓度,增强铁氧化物与CO反应能力。二氧化碳与C的反应为吸热反应,这部分耗热需要额外的热补偿,主要的补热措施为提高风温和富氧。由于风温受热风炉效能影响,通常情况下风温是没有富余量,因此,热补偿主要源于额外的碳与氧气燃烧放热。
从热量平衡的角度分析高炉喷吹CO2过程中热量补偿及碳消耗情况。
CO2+C=2CO-165390J/mol (1)
反应式(1)为吸热反应。同时,风口中喷入的CO2气体发生上述反应必定消耗碳量。公式(1)中碳的来源为煤粉提供,主要考虑风口喷吹CO2通常是与煤粉一起进入风口反应区域,CO2与煤粉的接触条件比较充分,有利于公式(1)进行。补偿热量主要来自煤粉与O2燃烧放热,如公式(2)所示。
从上述机理和生产条件中可知,煤粉在喷吹CO2时有重要的作用。因此,在喷吹CO2气体时,对煤粉性能的要求也有所不同。煤粉燃烧性和与CO2反应性是比较重要的指标。同时,煤粉碳含量和发热量也是较重要的指标。
基于上述机理和生产实践的需求,本发明提出了一种适合喷吹CO2时煤粉的综合性价比的评价方法。
应当说明的是,在本发明中,混合煤粉、混煤、煤粉、煤种具有相同的含义,可互换使用。
下面结合图1,对本发明的喷吹煤粉性价比的评价方法进行详细说明。
步骤S1:测定混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性。
将测定的固定碳含量表示为m1、将测定的发热量表示为m2、将测定的700℃燃烧率表示为m3、将测定的1200℃反应性表示为m4
上述各项指标的具体测定方法如下:
固定碳含量m1:采用煤的工业分析方法(GB/T 212-2008)进行测定。
发热量m2:采用煤的发热量测定方法(GB/T 213-2003)进行测定。
700℃燃烧率m3:采用煤粉燃烧性试验进行测定,具体是:采用热重分析仪,根据煤炭燃烧特性试验方法-热重分析法(GB/T 33304-2016)对煤粉试验,并自动记录燃烧TG-DTG曲线,计算出700℃下的燃烧率。
1200℃反应性m4:采用煤粉反应性试验进行测定,具体是:采用热重分析仪,将16±1mg煤粉放入差热天平内,通入N2(流量为60mL/min)保护,以20℃/min的升温速率升温至1000℃保温,干馏以干馏去除水分和挥发物,待恒重时通入CO2(30ml/min)与试样反应,并开始记录试样失重,以20℃/min的速度升温至1200℃为止。并计算出1200℃下的失重率即为反应性。
步骤S2:制定混煤评判标准,结合配吹CO2气体及现场要求,设定煤粉在上述四项指标的最低标准值。
将固定碳含量的最低标准值表示为n1、将发热量的最低标准值表示为n2、将700℃燃烧率的最低标准值表示为n3、将1200℃反应性的最低标准值表示为n4。见表1所示。
表1不同煤比条件时煤粉关键指标最低标准值
其中,所谓“煤比”,指的是高炉产铁每吨铁所消耗的煤粉量。
步骤S3:根据混煤评价标准,结合生产实践经验对混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的重要度进行赋值。
将固定碳含量的重要度表示为z1、将发热量的重要度表示为z2、将700℃燃烧率的重要度表示为z3、将1200℃反应性的重要度表示为z4。见表2所示。
表2煤粉关键指标的重要度
重要度赋值 固定碳含量z1 发热量z2 700℃燃烧率z3 1200℃反应性z4
比重,% 50-60 10-15 15-20 15-20
上述四项指标的重要度赋值之和等于1,即z1+z2+z3+z4=1。
步骤S4:定义性能评判指数K1。
具体地,根据以下公式计算混合煤粉的性能评判指数K1:
其中,mi表示第i项指标的实测值,ni表示第i项指标的最低标准值,zi表示第i项指标的重要度。
对不同混合煤粉K1值进行排序,K1大于1时,说明此混合煤粉综合性能满足生产需要。
步骤S5:定义性价比评判指数K2。
具体地,根据以下公式计算其性价比评判指数K2:
其中,P表示混合煤粉的配煤价格。
对不同混合煤粉K2值进行排序,计算K2时,K1值必须大于1的不同混合煤粉才能参与K2计算中。K2值越小,说明此混合煤粉的性价比越高。
优选地,在完成步骤S5之后还进行步骤S6,计算新增煤比△B,以便进一步评价喷吹煤粉性价比。
具体地,在步骤S6中,根据以下公式计算新增煤比△B:
其中:
C消耗表示还原和燃烧消耗的碳量之和;
m1表示测定的煤粉固定碳含量;
B表示原煤比;
Y表示原产量;
△Y表示新增产量。
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。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件。
实施例1:高炉煤比在180kg/t时,煤粉性价比的评价
首先,检测各待测煤种的各项指标,设定各项指标的最低标准值,并对重要度赋值,具体如表3所示。
然后,按照公式(3)和公式(4)分别计算性能评判指数K1和性价比评判指数K2,具体如表3所示。
表3
根据上述计算模型可知,煤种3的性价比最优,在混煤时将采用上述配煤结构进行煤种3的混成。其中,煤粉1和煤粉5的K1值小于1,因此,不考虑运用上述两种煤种的配煤结构。
然后,按照公式(5)计算新增煤比。运用煤种3进行喷吹时,还原和燃烧耗碳量6.04kg/t;未增加富氧时,铁水产量10500t/d;喷吹CO2后,增加富氧时,铁水增产127t/d。
实施例2:高炉煤比在150-180kg/t时,煤粉性价比的评价
首先,检测各待测煤种的各项指标,设定各项指标的最低标准值,并对重要度赋值,具体如表4所示。
然后,按照公式(3)和公式(4)分别计算性能评判指数K1和性价比评判指数K2,具体如表4所示。
表4
根据上述计算模型可知,煤种9的性价比最优,在混煤时将采用上述配煤结构进行煤种9的混成。
运用煤种9进行喷吹时,经理论测算CO2喷吹量为10kg/t高炉煤比提升6.52kg/t。煤种9的配煤性能和成本最优。
实施例3:高炉煤比在145kg/t时,煤粉性价比的评价
首先,检测各待测煤种的各项指标,设定各项指标的最低标准值,并对重要度赋值,具体如表5所示。
然后,按照公式(3)和公式(4)分别计算性能评判指数K1和性价比评判指数K2,具体如表5所示。
表5
根据上述计算模型可知,煤种15的性价比最优,在混煤时将采用上述配煤结构进行煤种15的混成。
然后,按照公式(5)计算新增煤比。运用煤种15进行喷吹时,还原和燃烧耗碳量5.84kg/t;未增加富氧时,铁水产量8600t/d;喷吹CO2后,增加富氧时,铁水增产32t/d。
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 (2)

1.一种喷吹煤粉性价比的评价方法,其特征在于,包括:
步骤S1:测定混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性,分别表示为m1、m2、m3和m4
步骤S2:设定不同煤比条件下的混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的最低标准值,分别表示为n1、n2、n3和n4;其中,不同煤比条件下混合煤粉的最低标准值如下:
步骤S3:对混合煤粉的固定碳含量、发热量、700℃燃烧率和1200℃反应性的重要度进行赋值,分别表示为z1、z2、z3和z4,z1+z2+z3+z4=1;其中,重要度赋值如下:
步骤S4:根据以下公式计算混合煤粉的性能评判指数K1:
其中,mi表示第i项指标的实测值,ni表示第i项指标的最低标准值,zi表示第i项指标的重要度;
步骤S5:选择K1值大于1的混合煤粉,根据以下公式计算其性价比评判指数K2:
其中,P表示混合煤粉的配煤价格;
K2值越小,说明混合煤粉的性价比越高。
2.根据权利要求1所述的评价方法,其特征在于,还包括:
步骤S6:根据以下公式计算新增煤比△B:
其中:
C消耗表示还原和燃烧消耗的碳量之和;
m1表示测定的煤粉固定碳含量;
B表示原煤比;
Y表示原产量;
△Y表示新增产量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114395649A (zh) * 2022-02-14 2022-04-26 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种基于数据自学习的高炉原燃料评估方法
CN115044722B (zh) * 2022-07-11 2023-10-20 重庆钢铁股份有限公司 一种喷煤精准配煤方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103952503A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 北京科技大学 一种高炉喷吹煤性价比评价模型的建立方法
CN107993020A (zh) * 2017-12-15 2018-05-04 马鞍山钢铁股份有限公司 一种高炉喷吹用单种煤与混合煤的性价比评价方法
CN112375860A (zh) * 2020-10-21 2021-02-19 南京钢铁股份有限公司 一种高炉喷吹混合燃料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103952503A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 北京科技大学 一种高炉喷吹煤性价比评价模型的建立方法
CN107993020A (zh) * 2017-12-15 2018-05-04 马鞍山钢铁股份有限公司 一种高炉喷吹用单种煤与混合煤的性价比评价方法
CN112375860A (zh) * 2020-10-21 2021-02-19 南京钢铁股份有限公司 一种高炉喷吹混合燃料的制备方法

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