CN113177303B - 利用高炉透气指数计算2000、3000m3级高炉喷煤利用率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及炉喷煤技术领域，尤其涉及一种利用高炉透气指数计算2000、3000m³级高炉喷煤利用率的方法。2000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式如下：式中：η_Ⅱ为2000m³级高炉喷吹煤粉利用率；Tz_Ⅱ为2000m³级高炉透气性指数。3000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式如下：式中：η_Ⅲ为3000m³级高炉喷吹煤粉利用率；Tz_Ⅲ为3000m³级高炉透气性指数。本发明利用长期采集及检验分析的有效数据总结提取加以拟合，为高炉炼铁系统提供两个经验公式，用于计算2000、3000m³级高炉喷煤过程中煤粉在炉内的利用率，该方法具有实时计算、判断精度高等优势，开辟了高炉煤粉利用率快速精确判断的新途径，直观快速为高炉大喷煤比下稳定冶炼操作提供必要技术参考。

Description

利用高炉透气指数计算2000、3000m3级高炉喷煤利用率的方法

技术领域

本发明涉及炉喷煤技术领域，尤其涉及一种利用高炉透气指数计算2000、3000m³级高炉喷煤利用率的方法。

背景技术

作为降低炼铁生产成本最为成熟的手段之一，喷吹煤粉技术在国内外不同冶金企业都得到了广泛实施应用。高炉喷吹煤粉的核心，在于以廉价的、且资源丰富的煤粉替代昂贵的焦炭，从而降低炼铁生产成本，实现最经济冶炼。现代高炉冶炼工艺实践表明：喷入高炉内的煤粉，除了替代不了焦炭在炉内的骨架作用以外，其它的如发热剂、渗碳剂、产生还原气体等功能，都可部分甚至完全替代，从这个角度来看，煤粉的利用效果，或者说是如何实现喷入高炉内的煤粉的高效利用，就成为了以煤替焦的价值所在，并且直接关系到高炉喷吹煤比的如何确定。

众所周知，受到高炉内煤粉燃烧时间、距离、气氛等因素制约，风口回旋区内的煤粉不可能100％燃尽。煤粉从喷枪喷出后，要在10～40ms内燃烧而转变为气体，风口带只有70～90％能够完成气化，已气化的煤粉在气化过程中不可避免地产生有很高抗表面氧化能力的碳黑微粒，这些碳黑颗粒与剩余未燃部分就随炉腹煤气一起上升进入滴落带，软熔带，甚至块状带。少量煤粉和碳黑在上升过程中，有可能被冶炼过程所吸收或进一步气化；随着喷煤量的不断提高，煤粉的利用率下降，大量未燃煤粉和碳黑附着在炉料表面和空隙中及滞留在软熔带及滴落带，降低了料柱孔隙率及软熔-滴落带的透气性和透液性。因此如何控制煤粉在高炉内的利用率，使未燃煤粉处于既能够保护焦炭又不影响高炉稳定顺行的合理范围，逐渐成为高炉喷煤操作重要理论指导。

目前国内外科研及生产技术工作者普遍认为煤岩显微组分分析法是精确度较高的半定量检测高炉喷吹煤粉利用率行之有效方法。此法中，通过煤岩显微镜观测除尘灰、高炉渣等式样中碳质颗粒微观形貌并结合碳含量、各组分密度组成区间计算煤粉利用率。其中，焦炭被分成不同的5种结构，分别是各向异性，各项同性，流动结构，片状结构和粒状结构；未燃煤粉被分成4种结构，分别是微变原煤颗粒，未变形颗粒，变性颗粒和残炭颗粒；矿物及杂质可分成5种不同结构，分别是灰渣，玻璃质，铁质，灰色硅质和透明矿物。采用数点法确定除尘灰中焦炭和未燃烧煤粉的表面积，可以得出除尘灰中焦炭和未燃烧煤粉的质量分数。但是，该方法中中粒镶嵌结构可能来自于焦炭也可能来自于煤粉，且所有微观形貌判断过程存在较大人为误差，计算煤粉利用率上限与下限过程中存在判定区间较大现象，同时所有式样取样、分类、制样、观测、计算周期较长，最终所得数据为24～72h之前高炉喷吹煤粉状态，上述方法实时性有待提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供利用高炉透气指数计算2000、3000m³级高炉喷煤利用率的方法，实时计算表征高炉喷吹煤粉利用率所在区间，判断精度高于现有技术1.5％，直观快速为高炉大喷煤比下稳定冶炼操作提供必要技术参考。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

利用高炉透气指数计算2000m³级高炉喷煤利用率的方法，具体包括：利用高炉喷吹煤粉利用率上限、下限与高炉透气性指数拟合曲线，得到喷吹煤粉利用率上限与下限的回归方程；

2000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式如下：

式中：η_Ⅱ为2000m³级高炉喷吹煤粉利用率；

Tz_Ⅱ为2000m³级高炉透气性指数。

所述公式需满足条件：Tz_Ⅱ∈{26m³·min^-1·kpa^-1，31m³·min^-1·kpa^-1}，且煤比∈{130kg/t，180kg/t}。

所述公式需满足条件：高炉生产稳定顺行时间大于168h；高炉配煤结构组成稳定时间大于120h。

利用高炉透气指数计算3000m³级高炉喷煤利用率的方法，具体包括：利用高炉喷吹煤粉利用率上限、下限与高炉透气性指数拟合曲线，得到喷吹煤粉利用率上限与下限的回归方程；

3000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式如下：

式中：η_Ⅲ为3000m³级高炉喷吹煤粉利用率；Tz_Ⅲ为3000m³级高炉透气性指数。

所述公式需满足条件：Tz_Ⅲ∈{26m³·min^-1·kpa^-1，36m³·min^-1·kpa^-1}，且煤比∈{130kg/t，180kg/t}。

所述公式需满足条件：高炉生产稳定顺行时间大于168h；高炉配煤结构组成稳定时间大于120h。

与现有方法相比，本发明的有益效果是：

本发明利用长期采集及检验分析的有效数据总结提取加以拟合，为高炉炼铁系统提供两个经验公式，用于计算2000、3000m³级高炉喷煤过程中煤粉在炉内的利用率，该方法具有实时计算、判断精度高等优势，开辟了高炉煤粉利用率快速精确判断的新途径，直观快速为高炉大喷煤比下稳定冶炼操作提供必要技术参考。

附图说明

图1为本发明2000m³级高炉透气性判断煤粉利用率范围；

图2为本发明3000m³级高炉透气性判断煤粉利用率范围。

具体实施方式

本发明公开了利用高炉透气指数计算2000、3000m³级高炉喷煤利用率的方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

2000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式是通过大量高炉透气性指数(流量/压差)与煤粉利用率有效数据拟合得到，过程如下：

2000m³级高炉喷吹煤粉利用率与高炉透气性指数关系如表1所示：

表1 2000m³级高炉煤粉利用范围与透气性指数关系

2000m³级高炉透气性判断煤粉利用率范围如图1所示，图1为2000m³级高炉喷吹煤粉利用率上限、下限与高炉透气性指数拟合曲线，可以得到喷吹煤粉利用率上限与下限的回归方程：

式中：η_Ⅱ为2000m³级高炉喷吹煤粉利用率；

Tz_Ⅱ为2000m³级高炉透气性指数。

公式需满足条件：Tz_Ⅱ∈{26m³·min^-1·kpa^-1，31m³·min^-1·kpa^-1}，且煤比∈{130kg/t，180kg/t}。

公式需满足条件：高炉生产稳定顺行时间大于168h；高炉配煤结构组成稳定时间大于120h。

3000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式是通过大量高炉透气性指数(流量/压差)与煤粉利用率有效数据拟合得到，过程如下：

3000m³级高炉喷吹煤粉利用率与高炉透气性指数关系如表2所示：

表2 3000m³级高炉煤粉利用范围与透气性指数关系

3000m³级高炉透气性判断煤粉利用率范围如图2所示，图2为2000m³级高炉喷吹煤粉利用率上限、下限与高炉透气性指数拟合曲线，可以得到喷吹煤粉利用率上限与下限的回归方程：

式中：η_Ⅲ为3000m³级高炉喷吹煤粉利用率；Tz_Ⅲ为3000m³级高炉透气性指数。

所述公式需满足条件：Tz_Ⅲ∈{26m³·min^-1·kpa^-1，36m³·min^-1·kpa^-1}，且煤比∈{130kg/t，180kg/t}。

所述公式需满足条件：高炉生产稳定顺行时间大于168h；高炉配煤结构组成稳定时间大于120h。

【实施例】

本发明高炉生产现场采集数据如表3所示。

表3数据采集

	透气性指数Tz/m3·min-1·kpa-1	煤比/kg/t	炉容/m3	高炉顺行时间/h	配煤稳定时间/h
						实施例1	28.84	174.1	2580	1178	758
实施例2	26.41	155.3	2580	493	230
						实施例3	30.33	160.9	2580	1810	1120
实施例4	32.27	157.4	3200	850	388
						实施例5	31.37	152.8	3200	263	390
实施例6	35.22	148.8	3200	1562	690

将满足条件数据归类，实施例1-3中Tz数据带入2000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式，实施例4-6中Tz数据带入3000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式，同时实施例1-6中对比试验为现场取样-加工-制样-煤岩显微结构数点法计算得到。

结果如下表：

表4煤粉利用率计算结果及用时

用本发明方法中涉及的两个公式计算高炉煤粉利用率用时远小于数点法，所得数据精度平均提高不低于1.5％，精度平均提高2.245％。

本发明利用长期采集及检验分析的有效数据总结提取加以拟合，为高炉炼铁系统提供两个经验公式，用于计算2000、3000m³级高炉喷煤过程中煤粉在炉内的利用率，该方法具有实时计算、判断精度高等优势，开辟了高炉煤粉利用率快速精确判断的新途径，直观快速为高炉大喷煤比下稳定冶炼操作提供必要技术参考。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.利用高炉透气指数计算2000m³级高炉喷煤利用率的方法，其特征在于，具体包括：利用高炉喷吹煤粉利用率上限、下限与高炉透气性指数拟合曲线，得到喷吹煤粉利用率上限与下限的回归方程；

2000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式如下：

式中：η_II为2000m³级高炉喷吹煤粉利用率；

Tz_II为2000m³级高炉透气性指数；

所述公式需满足条件：

Tz_II∈{26m³·min^-1·kpa^-1，31m³·min^-1·kpa^-1}，且煤比∈{130kg/t，180kg/t}；

高炉生产稳定顺行时间大于168h；高炉配煤结构组成稳定时间大于120h。

2.利用高炉透气指数计算3000m³级高炉喷煤利用率的方法，其特征在于，具体包括：利用高炉喷吹煤粉利用率上限、下限与高炉透气性指数拟合曲线，得到喷吹煤粉利用率上限与下限的回归方程；

3000m³级高炉喷吹煤粉利用率计算公式如下：

式中：η_Ⅲ为3000m³级高炉喷吹煤粉利用率；Tz_Ⅲ为3000m³级高炉透气性指数；

所述公式需满足条件：

Tz_Ⅲ∈{26m³·min^-1·kpa^-1，36m³·min^-1·kpa^-1}，且煤比∈{130kg/t，180kg/t}；

高炉生产稳定顺行时间大于168h；高炉配煤结构组成稳定时间大于120h。