CN113584240B

CN113584240B - 一种高炉布料方法

Info

Publication number: CN113584240B
Application number: CN202110855797.3A
Authority: CN
Inventors: 赵满祥; 张勇; 王耀祖; 贾国利; 刘征建; 宋少华; 罗德庆; 杨晓婷
Original assignee: Beijing Shougang Co Ltd
Current assignee: Beijing Shougang Co Ltd
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2023-01-06
Anticipated expiration: 2041-07-28
Also published as: CN113584240A

Abstract

本发明公开了一种高炉布料方法，所述方法包括，获得烧结矿的低温还原粉化指数RDI；根据所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI，获得所述的烧结矿的目标边缘煤气分布指数；获得所述烧结矿即将入炉时高炉的实际边缘煤气分布指数；比较所述实际边缘煤气分布指数和所述目标边缘煤气分布指数；根据所述比较结果，对所述烧结矿和焦炭进行布料调整。通过实际的煤气分布指数与目标边缘煤气分布指数进行比较来指导铁矿石布料，为辨别确定铁矿石低温还原粉化指数与炉顶目标煤气分布的匹配程度提供了参考依据，很好地指导了高炉操作调整方向，达到炉况顺行与煤气利用率的兼顾平衡的理想生产状态。

Description

一种高炉布料方法

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种高炉布料方法。

背景技术

高炉炼铁占世界生铁产量的95％以上，因而对高炉炼铁工序的研究和优化具有重要意义。高炉炉料尤其是烧结矿、球团矿在高炉中自上而下发生还原、软化、熔融等的高温反应，其中在400～600℃发生的低温还原易导致烧结矿、球团矿发生碎裂粉化，其根本原因是Fe₂O₃在还原过程中发生晶格转化。一定程度的铁矿石低温还原粉化导致料层透气性下降，高炉压差升高，煤气利用率上升，但过高的铁矿石低温还原粉化影响高炉顺行，甚至导致高炉难行、悬料。

目前，由于铁矿石原料的质量参差不齐，而铁矿石的质量和布料会影响高炉炉顶煤气分布，影响高炉透气性和煤气利用率，目前的布料方法无法应对质量波动大的原料，从而使得高炉透气性变差，影响高炉顺行。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种高炉布料方法，该方法可以简单快捷的用于指导炉顶煤气分布调整方向和幅度，有利于均衡兼顾高炉顺行与降低高炉燃料比。

本发明提供了一种高炉布料方法，所述方法包括，

获得烧结矿的低温还原粉化指数RDI；

根据所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI，获得所述的烧结矿的目标边缘煤气分布指数；

获得所述烧结矿即将入炉时高炉的实际边缘煤气分布指数；

比较所述实际边缘煤气分布指数和所述目标边缘煤气分布指数；

根据所述比较结果，对所述烧结矿以及焦炭进行布料调整。

进一步地，根据所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI，获得所述的烧结矿的目标边缘煤气分布指数，包括，

将所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI代入关系式，获得所述的烧结矿的目标边缘煤气分布指数，所述关系式为：

RDI＝-a×B+c，其中a取值为0.1～0.63，c的取值为68～75，B表示目标边缘煤气分布指数。

进一步地，所述目标边缘煤气分布指数为如下任意一种：高炉炉喉料面径向一氧化碳利用率最高值与边缘部位一氧化碳利用率的差值Δηco，高炉炉喉料面径向煤气温度最高值与边缘部位煤气温度的差值ΔTtop。

进一步地，当所述目标边缘煤气分布指数为所述Δηco时，所述关系式中a的取值为0.60～0.63，c的取值为68～75。

进一步地，所述a的取值为0.6238，c的取值为70。

进一步地，所述目标边缘煤气分布指数采为所述ΔTtop时，所述关系式中，a的取值为0.1～0.2，c的取值为74～75。

进一步地，所述a的取值为0.1085，c的取值为74.5。

进一步地，所述根据所述比较结果，对所述烧结矿以及焦炭进行布料调整，具体包括，

当所述实际边缘煤气分布指数小于目标边缘煤气分布指数时，所述烧结矿以及焦炭布料调整方向为疏导边缘布料；

当所述实际边缘煤气分布指数大于目标边缘煤气分布指数时，所述烧结矿以及焦炭布料调整方向为加重边缘布料。

进一步地，所述烧结矿的粒径为5～50mm，所述烧结矿的二元碱度为1.7～2.3.

进一步地，所述高炉的容量为500～5500m³。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供了一种高炉布料方法，该方法包括，获得烧结矿的低温还原粉化指数RDI；根据所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI，获得所述的烧结矿的目标边缘煤气分布指数；获得所述烧结矿即将入炉时的实际边缘煤气分布指数；比较所述实际边缘煤气分布指数和所述目标边缘煤气分布指数；根据所述比较结果，对所述烧结矿以及焦炭进行布料调整。通过实际的边缘煤气分布指数与目标边缘煤气分布指数进行比较来指导铁矿石布料，并给出了布料的调整量，为辨别确定铁矿石低温还原粉化指数与炉顶目标煤气分布的匹配程度提供了参考依据，很好地指导了高炉操作调整方向，达到炉况顺行与煤气利用率的兼顾平衡的理想生产状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高炉布料方法工艺图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

图1为本发明实施例的一种高炉布料方法工艺图，结合图1，本发明提供了一种高炉布料方法，该方法包括，

S1，获得烧结矿的低温还原粉化指数RDI；

烧结矿的低温还原粉化指数RDI可以利用国标法(GBT13241-1991)检测入炉烧结矿的低温还原粉化指数RDI_+3.15。

S2，根据所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI，获得所述的烧结矿的目标边缘煤气分布指数；

边缘煤气分布指数是煤气在高炉炉喉横截面上的分布数据，常用炉喉面上的分布来代表高炉煤气分布，高炉煤气分布越均匀，表示热能和化学能利用越好，高炉燃料消耗越低。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述根据所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI，获得所述的烧结矿的目标边缘煤气分布指数，包括，

通过对高炉历史冶炼的大量数据的分析，得知了上述的函数关系式，上述关系式表明，入炉烧结矿的低温还原粉化指数与边缘煤气分布指数呈线性负相关关系，当铁矿石低温还原粉化指数下降(即粉化趋于严重)时，需增大Δηco或ΔTtop，也就是说通过调整高炉布料增大高炉炉墙部位煤气流，即发展边缘煤气。此时边缘煤气温度上升，边缘煤气利用率下降，二者均使Δηco或ΔTtop值增大，也就是通过发展边缘煤气的方式适当牺牲煤气利用率，换取高炉透气性改善，压差下降，促进高炉顺行。上述的B的单位为％或℃，RDI的单位为％。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述目标边缘煤气分布指数为如下任意一种：高炉炉喉料面径向一氧化碳利用率最高值与边缘部位一氧化碳利用率的差值Δηco，高炉炉喉料面径向煤气温度最高值与边缘部位煤气温度的差值ΔTtop。

作为本发明实施例的一种实施方式，当采用Δηco表征目标边缘煤气分布指数时，a的取值可以为0.60～0.63，c的取值可以为68～75。

作为本发明实施例的一种实施方式，当采用Δηco表征目标边缘煤气分布指数时，a的取值可以为0.6238，c的取值可以为70，这种取值可以更精准的为布料调整提供依据。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述目标边缘煤气分布指数采为所述ΔTtop时，所述关系式中，a的取值为0.1～0.2，c的取值为74～75。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述a的取值为0.1085，c的取值为74.5。

S3，获得所述烧结矿即将入炉时的实际边缘煤气分布指数；

实际边缘煤气分布指数可以通过高炉炉顶十字测温系统或炉顶十字煤气分析系统来获取。高炉炉顶十字测温系统是目前高炉应用广泛的一种检测系统，可以测量煤气温度分布。一般测量的过程中可以以炉喉截面的中心为中心，在半径上平均取4～6个点，测量所取点位置的煤气温度值、一氧化碳利用率。实际边缘煤气分布指数的选择应该与目标边缘煤气分布指数相对应，也就是说当目标边缘煤气分布指数采用ΔTtop来表征时，实际边缘煤气分布指数也应该是实际的ΔTtop，同理，当目标边缘煤气分布指数采用Δηco来表征时，实际边缘煤气分布指数也应该是实际的Δηco。

S4，比较所述实际边缘煤气分布指数和所述目标边缘煤气分布指数；

S5，根据所述比较结果，对所述烧结矿以及焦炭进行布料调整。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述根据所述比较结果进行布料调整，具体包括，

S501，当所述实际边缘煤气分布指数小于目标边缘煤气分布指数时，所述烧结矿以及焦炭布料调整方向为疏导边缘布料；

S502，当所述实际边缘煤气分布指数大于目标边缘煤气分布指数时，所述烧结矿以及焦炭布料调整方向为加重边缘布料。

烧结矿低温还原粉化性能较差时，实际边缘煤气分布指数小于目标边缘煤气分布指数，则宜于采用边缘焦炭负荷较轻的布料方式，以使实际边缘煤气分布指数接近与目标边缘煤气分布指数，在上部透气性较差的情况下获得良好的顺行状态。在烧结矿低温还原粉化性能较好时，实际边缘煤气分布指数大于目标边缘煤气分布指数，则宜于采用边缘焦炭负荷较重的布料方式，以使实际边缘煤气分布指数趋近与目标边缘煤气分布指数，从而获得较好的煤气利用率。通过上述的布料调整，可以使高炉冶炼兼顾顺行和较低的焦比。

另外，上述的布料调整的具体手段，本领域内的技术人员可以根据实际情况灵活选择，比如，可以通过增加边缘矿、减少边缘矿、增加焦量、减小焦量、增大布料角度、缩小布料角度等手段来进行布料调整，以期达到较好的目标边缘煤气分布指数。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述烧结矿的粒径为5～50mm，所述烧结矿的二元碱度为1.7～2.3.

作为本发明实施例的一种实施方式，所述高炉的容量为500～5500m³。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的一种与铁矿石RDI指数相匹配的高炉操控方法进行详细说明。

实施例1

某厂高炉使用十字煤气分析系统收集炉顶煤气分布情况。因资源条件变化，该厂入炉矿国标法测定的低温还原粉化指数发生趋势性下降，由65％降低至60％，即低温还原粉化趋于劣化，高炉透气性恶化，压差升高，顺行劣化，难以完成计划日产量。实施例1提供了一种高炉布料方法，高炉容量为3000m³，具体如下：

1、测量入炉烧结矿的低温还原粉化指数为65％，监测此时高炉冶炼的炉顶实际边缘煤气分布指数Δηco为8％。

2、根据步骤1中的入炉烧结矿的还原粉化指数和关系式RDI＝-0.6238Δηco+70，计算目标边缘煤气分布指数，具体为：

目标边缘煤气分布指数Δηco＝(70-65)/0.6238＝16％。

3、将步骤1的实际边缘煤气分布指数与步骤2的目标边缘煤气分布指数进行比较，得到结果：实际边缘煤气分布指数小于目标边缘煤气分布指数。

4、根据步骤3的比较结果进行布料调整：

由于实际边缘煤气分布指数为8％,小于目标边缘煤气分布指数16％，因此需要疏导边缘布料，以发展边缘煤气，将炉顶煤气分布指数由8％提高至16％。此次疏导边缘布料的具体调整方法为：边缘焦圈数增加2圈，同时最大布矿角度缩小1.5°的方式疏导边缘煤气通路，在此过程中边缘(炉墙)部位的煤气流渐增，煤气温度上升，边缘部位煤气利用率因边缘煤气量的增加而下降，最终与中间环带的差值达到16％左右，即Δηco由8％提高至16％。

经过上述调整，虽然总体煤气利用率有所下降，燃料消耗略有上升，但高炉透气性改善，压差下降，逐渐达到了能够完成日产量的较好状态。

实施例2

某厂高炉使用十字测温系统收集炉顶煤气分布情况。因烧结工艺优化，该厂入炉矿国标法测定的低温还原粉化指数发生趋势性上升，由57％提高至62％，即低温还原粉化趋于降低，高炉透气性改善，压差下降，顺行趋好，高炉在完成计划日产量的基础上具备一定的煤气利用率提高空间。实施例2提供了一种高炉布料方法，高炉容量为2500m³，具体如下：

1、测量入炉烧结矿的低温还原粉化指数为62％，监测此时高炉冶炼的炉顶实际边缘煤气分布指数ΔTtop为163℃。

2、根据步骤1中的入炉烧结矿的还原粉化指数和关系式RDI＝-0.1085ΔTtop+74.5，计算目标边缘煤气分布指数，具体为：

目标边缘煤气分布指数ΔTtop＝(74.5-62)/0.1085＝115℃。

3、将步骤1的实际边缘煤气分布指数与步骤2的目标边缘煤气分布指数进行比较，得到结果：实际边缘煤气分布指数大于目标边缘煤气分布指数。

4、根据步骤3的比较结果进行布料调整：

由于实际边缘煤气分布指数为163℃大于目标边缘煤气分布指数115℃，因此需要调整边缘布料，以加重边缘煤气，将炉顶煤气分布指数由163℃降低至115℃。此次加重边缘布料的具体调整方法为：边缘焦炭布料角度由38°缩小至36.5°，同时矿批由58t/批增大至61t/批。

经过上述调整，虽然总体透气性指数有所下降，压差略有上升，但高炉煤气利用率改善，燃料消耗下降，达到了完成日产量的同时燃料消耗进一步降低的较好状态。

实施例3

某厂高炉使用十字煤气分析系统收集炉顶煤气分布情况。因熔剂资源劣化，该厂入炉矿国标法测定的低温还原粉化指数发生趋势性下降，由63％降低至58％，即低温还原粉化趋于劣化，高炉透气性恶化，压差升高，顺行劣化，难以完成计划日产量。实施例3提供了一种高炉布料方法，高炉容量为3200m³，具体如下：

1、测量入炉烧结矿的低温还原粉化指数为63％，监测此时高炉冶炼的炉顶实际边缘煤气分布指数Δηco为11.5％。

2、根据步骤1中的入炉烧结矿的还原粉化指数和关系式RDI＝-0.6238Δηco+72，计算目标边缘煤气分布指数，具体为：

目标边缘煤气分布指数Δηco＝(70-58)/0.6238＝19.2％。

4、根据步骤3的比较结果进行布料调整：

由于实际边缘煤气分布指数为11.5％小于目标边缘煤气分布指数19.2％，因此需要疏导边缘煤气，以改善高炉透气性，保障高炉顺行。此次布料调整的具体方法为，矿批由57t/批缩小至55t/批，同时各站位布矿圈数由2342调整为2331。

经过上述调整，虽然总体煤气利用率有所下降，燃料消耗略有上升，但高炉透气性改善，压差下降，逐渐达到了炉况顺行、稳定，可以完成日产量的较好状态。

实施例4

某厂高炉使用十字煤气分析系统收集炉顶煤气分布情况。因配矿条件变化，该厂入炉矿国标法测定的低温还原粉化指数发生趋势性下降，由64％降低至62％，即低温还原粉化趋于劣化，高炉透气性恶化，压差升高，顺行劣化，难以完成计划日产量。实施例4提供了一种高炉布料方法，具体如下：

1、测量入炉烧结矿的低温还原粉化指数为64％，监测此时高炉冶炼的炉顶实际边缘煤气分布指数Δηco为9.6％。

2、根据步骤1中的入炉烧结矿的还原粉化指数和关系式RDI＝-0.6088Δηco+71，计算目标边缘煤气分布指数，具体为：

目标边缘煤气分布指数Δηco＝(71-64)/0.6088＝11.49％。

4、根据步骤3的比较结果进行布料调整：

由于实际边缘煤气分布指数为9.6％,小于目标边缘煤气分布指数11.49％，因此需要疏导边缘布料，以发展边缘煤气，将炉顶煤气分布指数由9.6％提高至11.49％。此次疏导边缘布料的具体调整方法为：边缘矿圈数减少1圈，同时最大布矿角度缩小1°的方式疏导边缘煤气通路，在此过程中边缘(炉墙)部位的煤气流渐增，煤气温度上升，边缘部位煤气利用率因边缘煤气量的增加而下降，最终与中间环带的差值达到11.7％左右，即Δηco由9.6％提高至11.7％。。

本发明提供了一种高炉布料方法，基于现场研究发现，入炉矿，尤其是烧结矿、球团矿的低温还原粉化性能和炉顶煤气边缘发展指数存在明显的线性相关关系，并根据该关系计算获得目标边缘煤气分布指数，然后将实际边缘煤气分布指数与目标边缘煤气分布指数进行比较，根据比较结果来进行布料调整，以便在上部透气性较差的情况下获得良好的顺行状态，从而达到炉况顺行前提下的最低燃料消耗。本发明通过量化给出铁矿石低温还原粉化指数与边缘煤气发展指数的线性关系式，从而给出了量化的布料调整方法。由高炉布料等因素确定的炉顶煤气分布，能同时影响高炉透气性与煤气利用率，一般情况下，边缘煤气发展时，高炉透气性较好，而煤气利用率较低，即有利于顺行不利于降低燃料消耗；而当边缘煤气受抑制时，高炉透气性较差，而煤气利用率较高，即有利于降低燃料消耗不利用高炉顺行。本发明利用线性回归公式量化给出了炉料低温还原粉化指数RDI与理想的边缘煤气发展指数之间的对应关系，提出以入炉料低温还原粉化指数RDI为依据，在炉料低温还原粉化指数RDI较高(即粉化较轻微)时，采取降低炉顶边缘煤气指数的方式提高高炉总体煤气利用率；在炉料低温还原粉化指数RDI较低(即粉化较严重)时，采取提高炉顶边缘煤气指数的方式提高高炉透气性，改善炉况顺行，具体量化关系领域内技术人员根据所给出的公式计算得出。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种高炉布料方法，其特征在于，所述方法包括，

获得烧结矿的低温还原粉化指数RDI；

根据所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI，获得所述烧结矿的目标边缘煤气分布指数；所述根据所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI，获得所述的烧结矿的目标边缘煤气分布指数，包括：将所述烧结矿的低温还原粉化指数RDI代入关系式，获得所述烧结矿的目标边缘煤气分布指数，所述关系式为：RDI＝-a×B+c，其中a取值为0.1～0.2或者0.60～0.63，c的取值为68～75，B表示目标边缘煤气分布指数；

获得所述烧结矿即将入炉时高炉的实际边缘煤气分布指数；

根据所述比较结果，对所述烧结矿以及焦炭进行布料调整；所述根据所述比较结果，对所述烧结矿以及焦炭进行布料调整，具体包括，

当所述实际边缘煤气分布指数大于目标边缘煤气分布指数时，所述烧结矿以及焦炭布料调整方向为加重边缘布料；

所述目标边缘煤气分布指数为如下任意一种：高炉炉喉料面径向一氧化碳利用率最高值与边缘部位一氧化碳利用率的差值Δηco，高炉炉喉料面径向煤气温度最高值与边缘部位煤气温度的差值ΔTtop；

当所述目标边缘煤气分布指数为所述Δηco时，所述关系式中a的取值为0.60～0.63，c的取值为68～75；

所述目标边缘煤气分布指数采为所述ΔTtop时，所述关系式中，a的取值为0.1～0.2，c的取值为74～75。

2.根据权利要求1所述的一种高炉布料方法，其特征在于，所述a的取值为0.6238，c的取值为70。

3.根据权利要求1所述的一种高炉布料方法，其特征在于，所述a的取值为0.1085，c的取值为74.5。

4.根据权利要求1所述的一种高炉布料方法，其特征在于，所述烧结矿的粒径为5～50mm，所述烧结矿的二元碱度为1.7～2.3。

5.根据权利要求1所述的一种高炉布料方法，其特征在于，所述高炉的容量为500～5500m³。