CN115341060A - 一种确定高炉富氧率的系统、方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种确定高炉富氧率的系统、方法、设备及介质，首先获取目标高炉以及富氧率，然后基于富氧率确定出高炉操作参数，并将高炉操作参数与冶炼标准参数进行匹配；在符合冶炼标准参数时，输出富氧率；或者，在未符合冶炼标准参数时，对富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。本申请在高炉进行冶炼过程中，能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将其与冶炼标准参数进行匹配，可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于本申请通过量化富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。
Description
技术领域
本申请涉及高炉冶炼技术领域，特别是涉及一种确定高炉富氧率的系统、方法、设备及介质。
背景技术
目前，部分企业在进行低碳高炉冶炼时，一般会采用喷吹介质来取代部分焦炭。由于喷吹介质多数是气体，可以取代部分鼓风的功能，因此有的企业还会对高炉通过富氧来减少鼓风量。采用喷吹介质后，焦炭用量会相应减少，同时在风口前燃烧的量以及吨铁耗风量也会减少。因此，在进行低碳高炉冶炼时，就需要考虑以下问题：增加的喷吹介质是否能抵消风量减少的作用；如果不能，如何才能实现低碳高炉冶炼过程的顺利进行。而目前，为了让低碳高炉冶炼能够顺利进行，通常需要在高炉中具有合理的煤气分布、合适的炉温条件，尽可能高的煤气利用率和尽可能低的直接还原度，以实现低碳消耗。同时，合理的煤气分布需要合适的鼓风动能，而在焦比、煤比和喷吹介质一定时，鼓风动能是否合适取决于富氧率；即富氧率是影响高炉是否能够顺利进行低碳冶炼的重要参数。因此，为了判断低碳高炉冶炼是否能够顺利进行，需要对富氧率进行判断。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种确定高炉富氧率的系统、方法、设备及介质，用于解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种确定高炉富氧率的系统，所述系统包括有：
数据采集模块，用于获取目标高炉以及与所述目标高炉关联的富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
参数匹配模块，用于根据所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；
参数调整模块，用于在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对所述富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数，符合所述目标高炉的冶炼标准参数；
富氧率输出模块，用于在确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出对应的富氧率。
于本申请的一实施例中，所述参数匹配模块包括有：
富氧率采集单元，用于获取当前时刻的富氧率，并将当前时刻的富氧率记为当前富氧率；
第一物料及热平衡计算单元，用于根据当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的吨铁耗风量、喷吹气体介质量、日产钢铁数量以及风口数量；
鼓风动能计算单元，用于根据所述吨铁耗风量、喷吹气体介质量、日产钢铁数量以及风口数量，计算所述目标高炉在所述富氧率下的鼓风动能。
于本申请的一实施例中，所述参数匹配模块还包括有：
鼓风动能匹配单元，用于将所述鼓风动能与预设鼓风动能区间范围进行匹配，判断所述鼓风动能是否位于预设鼓风动能区间范围内；如果所述鼓风动能位于预设鼓风动能区间范围内，则输出此时的富氧率；如果所述鼓风动能不位于预设鼓风动能区间范围内，则对当前富氧率进行调整，并基于调整后的富氧率重新计算鼓风动能，以及，将重新计算的鼓风动能与预设鼓风动能区间范围进行匹配，并在重新计算的鼓风动能位于预设鼓风动能区间范围时，输出此时调整后的富氧率。
于本申请的一实施例中，所述参数匹配模块包括有：
第二物料及热平衡计算单元，用于根据当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的理论燃烧温度、风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量；
煤气水当量计算单元，用于根据风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量，计算煤气水当量；
温度计算单元，用于获取所述目标高炉中第一局部区域在热平衡时的还原耗热、炉料的升温耗热以及炉料的熔化耗热，并结合所述煤气水当量，计算所述炉料在所述第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度。
于本申请的一实施例中，所述参数匹配模块还包括有：
温度匹配单元，用于将所述炉料在所述第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度与所述目标高炉的理论燃烧温度进行匹配；若所述风口回旋区的理论燃烧温度小于等于所述目标高炉的理论燃烧温度，则输出此时的富氧率；若所述风口回旋区的理论燃烧温度大于所述目标高炉的理论燃烧温度，则调整当前富氧率，并基于调整后的富氧率重新计算所述炉料在第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度；以及，将重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度与所述目标高炉的理论燃烧温度进行匹配，并在重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于所述目标高炉的理论燃烧温度时，输出此时调整后的富氧率。
于本申请的一实施例中，所述参数匹配模块包括有：
第三物料及热平衡计算单元，用于根据当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取在当前富氧率下所述目标高炉中第一局部区域的物料煤气水当量、第二局部区域的物料煤气水当量、换热系数；
炉料煤气温度分布计算单元，用于根据所述目标高炉的炉型参数、第一局部区域的物料煤气水当量、第二局部区域的物料煤气水当量、换热系数，计算所述目标高炉的炉料煤气温度分布。
于本申请的一实施例中，所述参数匹配模块还包括有：
炉料软熔带单元，用于根据所述炉料煤气温度分布确定所述目标高炉的炉料软熔带，并将所述炉料软熔带与第一局部区域进行匹配，判断所述炉料软熔带是否位于所述第一局部区域内；若所述炉料软熔带位于所述第一局部区域内，则输出此时的富氧率；若所述炉料软熔带不位于所述第一局部区域内，则调整当前富氧率，并基于调整后的富氧率重新确定炉料软熔带，以及将重新确定出的炉料软熔带与第一局部区域进行匹配，并在重新确定出的炉料软熔带位于第一局部区域时，输出此时调整后的富氧率。
于本申请的一实施例中，所述参数匹配模块还包括有：
直接还原度模块，用于根据当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的直接还原度；
间接还原度模块，用于根据所述炉料软熔带上端的炉温计算所述目标高炉的间接还原度；
还原度比对模块，用于将所述间接还原度与所述直接还原度进行比对；若所述间接还原度小于等于所述直接还原度，则确定所述间接还原度与所述炉料软熔带上端的炉温匹配，并输出此时的富氧率；若所述间接还原度大于所述直接还原度，则确定所述间接还原度与所述炉料软熔带上端的炉温不匹配；并调整当前富氧率，以及基于调整后的富氧率重新计算所述目标高炉的间接还原度，并在重新计算的间接还原度小于等于所述直接还原度时，输出此时调整后的富氧率。
本申请还提供有一种确定高炉富氧率的系统，所述系统包括有；
数据输入模块，用于输入目标高炉的原始燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数以及富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
数据处理模块，用于根据所述数据输入模块中的目标高炉的原始燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数以及富氧率，对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，确定出所述目标高炉在当前富氧率下的高炉操作参数；以及，将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，并在所述高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出当前富氧率；或者，在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对当前富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。
本申请还提供有一种确定高炉富氧率的方法，所述方法包括以下步骤：
获取目标高炉以及与所述目标高炉关联的富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
基于所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；
在所述高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出所述富氧率；或者，
在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对所述富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。
本申请还提供一种确定高炉富氧率的设备，包括：
处理器；和
存储有指令的计算机可读介质，当所述处理器执行所述指令时，使得所述设备执行如上述中任一所述的方法。
本申请还提供一种计算机可读介质，其上存储有指令，所述指令由处理器加载并执行如上述中任一所述的方法。
如上所述，本申请提供一种确定高炉富氧率的系统、方法、设备及介质，具有以下有益效果：本申请获取目标高炉以及与目标高炉关联的富氧率，然后基于富氧率确定出目标高炉在富氧率下的高炉操作参数，并将高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；在高炉操作参数符合目标高炉的冶炼标准参数时，输出富氧率；或者，在高炉操作参数未符合目标高炉的冶炼标准参数时，对富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。由此可知，本申请在高炉进行冶炼过程中，能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将确定出的高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，从而可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于本申请以高炉冶炼过程能接受多大富氧率为目标，通过量化高炉冶炼过程中的富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。
附图说明
图1为应用本申请中一个或多个实施例中技术方案的示例性系统架构的示意图；
图2为本申请中一实施例提供的确定高炉富氧率的方法流程示意图；
图3为本申请中另一实施例提供的确定高炉富氧率的方法流程示意图；
图4为本申请中一实施例提供的炉内温度分布示意图；
图5为本申请中一实施例提供的一氧化碳还原矿石颗粒的示意图；
图6为本申请中一实施例提供的氢气还原矿石颗粒的示意图；
图7为本申请中一实施例提供的确定高炉富氧率的系统硬件结构示意图；
图8为本申请中另一实施例提供的确定高炉富氧率的系统硬件结构示意图；
图9为适用于实现本申请中一个或多个实施例的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
低碳高炉：是指在低碳经济的方式上进行高炉冶炼。
低碳经济：是指以低能耗、低污染、低排放为基础的经济发展模式。
富氧：是指应用物理或化学方法将空气中的氧气进行收集，使收集后气体中的富氧含量大于等于一定比例；例如使收集后气体中的富氧含量大于等于21％。富氧的多少可用富氧量或富氧率表示，富氧量就是掺入鼓风中的氧气含量。
富氧率：是指富氧在鼓风中氧气含量增加的百分数。
图1示出了一种可以应用本申请中一个或多个实施例中技术方案的示例性系统架构的示意图。如图1所示，系统架构100可以包括终端设备110、网络120和服务器130。终端设备110可以包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑等各种电子设备。服务器130可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云计算服务的云服务器。网络120可以是能够在终端设备110和服务器130之间提供通信链路的各种连接类型的通信介质，例如可以是有线通信链路或者无线通信链路。
根据实现需要，本申请实施例中的系统架构可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。例如，服务器130可以是由多个服务器设备组成的服务器群组。另外，本申请实施例提供的技术方案可以应用于终端设备110，也可以应用于服务器130，或者可以由终端设备110和服务器130共同实施，本申请对此不做特殊限定。
在本申请的一个实施例中，本申请的终端设备110或服务器130可以获取目标高炉以及与目标高炉关联的富氧率，并基于富氧率确定出目标高炉在富氧率下的高炉操作参数，并将高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；在高炉操作参数符合目标高炉的冶炼标准参数时，输出富氧率；或者，在高炉操作参数未符合目标高炉的冶炼标准参数时，对富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。利用终端设备110或服务器130执行确定高炉氧化率的方法，在高炉进行冶炼过程中，终端设备110或服务器130能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将确定出的高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，从而可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于终端设备110或服务器130能够以高炉冶炼过程能接受多大富氧率为目标，通过量化高炉冶炼过程中的富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。
以上部分介绍了应用本申请技术方案的示例性系统架构的内容，接下来继续介绍本申请的确定高炉氧化率的方法。
图2示出了本申请一实施例提供的确定高炉氧化率的方法流程示意图。具体地，在一示例性实施例中，如图2所示，本实施例提供一种确定高炉富氧率的方法，该方法包括以下步骤：
S210，获取目标高炉以及与所述目标高炉关联的富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
S220，基于所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；
S230，在所述高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出所述富氧率；或者，在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对所述富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。
由此可知，本实施例在高炉进行冶炼过程中，能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将确定出的高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，从而可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于本实施例以高炉冶炼过程能接受多大富氧率为目标，通过量化高炉冶炼过程中的富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。
在一示例性实施例中，基于所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配的过程包括：
获取当前时刻的富氧率，记为当前富氧率。作为一示例，如果当前时刻是第一次获取富氧率的初始时刻，则当前富氧率等同于初始时刻的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率可以是在计算鼓风动能时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算物料煤气水当量时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算炉料煤气温度分布时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算间接还原度时调整后的富氧率。
基于当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的吨铁耗风量、喷吹气体介质量、日产钢铁数量以及风口数量；
根据所述吨铁耗风量、喷吹气体介质量、日产钢铁数量以及风口数量，计算所述目标高炉在所述富氧率下的鼓风动能。
将所述鼓风动能与预设鼓风动能区间范围进行匹配，判断所述鼓风动能是否位于预设鼓风动能区间范围内；
如果所述鼓风动能位于预设鼓风动能区间范围内，则输出此时的富氧率；
如果所述鼓风动能不位于预设鼓风动能区间范围内，则对当前富氧率进行调整，并基于调整后的富氧率重新计算鼓风动能，以及，将重新计算的鼓风动能与预设鼓风动能区间范围进行匹配，并在重新计算的鼓风动能位于预设鼓风动能区间范围时，输出此时调整后的富氧率。
由此可知，本实施例可以根据吨铁耗风量、喷吹气体介质量、高炉日产铁量及风口数量，计算鼓风动能，并判断计算出的鼓风动能是否在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内，如果在，则直接输出此时的富氧率；如果不在，则调整富氧率，并根据调整后的富氧率重新计算鼓风动能，直至根据调整后的富氧率计算出的鼓风动能在鼓风动能区间范围内时，输出此时完成调整的富氧率。相当于本实施例通过判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内的方式来寻找合适的富氧率。
在一示例性实施例中，基于所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配的过程包括：
基于当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的理论燃烧温度、风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量。作为一示例，如果当前时刻是第一次获取富氧率的初始时刻，则当前富氧率等同于初始时刻的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率可以是在计算鼓风动能时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算物料煤气水当量时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算炉料煤气温度分布时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算间接还原度时调整后的富氧率。具体地，例如在判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内时，如果根据初始富氧率计算出的鼓风动能位于鼓风动能区间范围内，则本实施例中的当前富氧率就是初始富氧率。如果在判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内时，根据初始富氧率计算出的鼓风动能不位于鼓风动能区间范围内，且根据调整后的富氧率计算出的鼓风动能位于鼓风动能区间范围内，则本实施例中的当前富氧率可以是计算鼓风动能时进行调整后的富氧率。
根据风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量，计算煤气水当量；
获取所述目标高炉中第一局部区域在热平衡时的还原耗热、炉料的升温耗热以及炉料的熔化耗热，并结合所述煤气水当量，计算所述炉料在所述第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度。
将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配的过程包括：
将所述炉料在所述第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度与所述目标高炉的理论燃烧温度进行匹配；
若所述风口回旋区的理论燃烧温度小于等于所述目标高炉的理论燃烧温度，则输出此时的富氧率；
若所述风口回旋区的理论燃烧温度大于所述目标高炉的理论燃烧温度，则调整当前富氧率，并基于调整后的富氧率重新计算所述炉料在第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度；以及，将重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度与所述目标高炉的理论燃烧温度进行匹配，并在重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于所述目标高炉的理论燃烧温度时，输出此时调整后的富氧率。
由此可知，本实施例通过判断高炉的理论燃烧温度是否合适来寻找合适的富氧率。如果风口回旋区的理论燃烧温度小于等于目标高炉的理论燃烧温度，就输出此时的富氧率；如果风口回旋区的理论燃烧温度大于目标高炉的理论燃烧温度，就对此时的富氧率进行调整，并基于调整后的富氧率重新计算炉料在第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度；以及，将重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度与目标高炉的理论燃烧温度进行匹配，并在重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于目标高炉的理论燃烧温度时，输出此时调整后的富氧率。其中，本实施例中的第一局部区域可以根据实际情况进行划分，具体划分区域本实施例不做限制。例如，可以将空塔区下部区域作为第一局部区域，或者，还可以将高炉炉腹与高炉炉身下部区域之间的区域作为第一局部区域。
在一示例性实施例中，基于所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配的过程包括：
基于当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取在当前富氧率下所述目标高炉中第一局部区域的物料煤气水当量、第二局部区域的物料煤气水当量、换热系数。作为一示例，如果当前时刻是第一次获取富氧率的初始时刻，则当前富氧率等同于初始时刻的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率可以是在计算鼓风动能时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算物料煤气水当量时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算炉料煤气温度分布时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算间接还原度时调整后的富氧率。具体地，例如在判断理论燃烧温度是否合适时，如果根据初始富氧率计算出的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于目标高炉的理论燃烧温度，则本实施例中的当前富氧率就是初始富氧率。如果根据初始富氧率计算出的风口回旋区的理论燃烧温度大于目标高炉的理论燃烧温度，则本实施例中的当前富氧率可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时进行调整后的富氧率。如果在判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内时，对富氧率进行了调整，则本实施例中的当前富氧率可以是计算鼓风动能时进行调整后的富氧率。
根据所述目标高炉的炉型参数、第一局部区域的物料煤气水当量、第二局部区域的物料煤气水当量、换热系数，计算所述目标高炉的炉料煤气温度分布。
基于所述炉料煤气温度分布确定所述目标高炉的炉料软熔带，并将所述炉料软熔带与第一局部区域进行匹配，判断所述炉料软熔带是否位于所述第一局部区域内；
若所述炉料软熔带位于所述第一局部区域内，则输出此时的富氧率；
若所述炉料软熔带不位于所述第一局部区域内，则调整当前富氧率，并基于调整后的富氧率重新确定炉料软熔带，以及将重新确定出的炉料软熔带与第一局部区域进行匹配，并在重新确定出的炉料软熔带位于第一局部区域时，输出此时调整后的富氧率。
由此可知，本实施例通过判断炉料煤气温度分布是否正常来寻找合适的富氧率。如果炉料煤气温度分布正常，则对应的炉料软熔带是位于第一局部区域内的，此时就可以输出当前富氧率。如果炉料煤气温度分布正常，则对应的炉料软熔带就不位于第一局部区域内，此时就可以调整当前富氧率，以使根据调整后的富氧率确定出的炉料软熔带位于第一局部区域内，并输出此时调整后的富氧率即可。其中，本实施例中的第一局部区域、第二局部区域可以根据实际情况进行划分，具体划分区域本实施例不做限制。例如，可以将空塔区下部区域作为第一局部区域，或者，还可以将高炉炉腹与高炉炉身下部区域之间的区域作为第一局部区域。同时，还可以将高炉炉内上部区域作为第二局部区域。
在一示例性实施例中，基于所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配的过程包括：
基于当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的直接还原度。作为一示例，如果当前时刻是第一次获取富氧率的初始时刻，则当前富氧率等同于初始时刻的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率可以是在计算鼓风动能时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算物料煤气水当量时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算炉料煤气温度分布时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算间接还原度时调整后的富氧率。具体地，如果在判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内时，对富氧率进行了调整，则本实施例中的当前富氧率可以是计算鼓风动能时进行调整后的富氧率。例如在判断理论燃烧温度是否合适时，如果根据初始富氧率计算出的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于目标高炉的理论燃烧温度，则本实施例中的当前富氧率就是初始富氧率。如果根据初始富氧率计算出的风口回旋区的理论燃烧温度大于目标高炉的理论燃烧温度，则本实施例中的当前富氧率可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时进行调整后的富氧率。如果根据初始富氧率计算出的间接还原度大于直接还原度，则本实施例中的当前富氧率可以是计算间接还原度时进行调整后的富氧率。
根据所述炉料软熔带上端的炉温计算所述目标高炉的间接还原度；
将所述间接还原度与所述直接还原度进行比对；
若所述间接还原度小于等于所述直接还原度，则确定所述间接还原度与所述炉料软熔带上端的炉温匹配，并输出此时的富氧率；
若所述间接还原度大于所述直接还原度，则确定所述间接还原度与所述炉料软熔带上端的炉温不匹配；并调整当前富氧率，以及基于调整后的富氧率重新计算所述目标高炉的间接还原度，并在重新计算的间接还原度小于等于所述直接还原度时，输出此时调整后的富氧率。
由此可知，本实施例可以通过判断间接还原度是否合理来寻找合适的富氧率。如果间接还原度小于等于直接还原度，则输出此时的富氧率；如果间接还原度大于直接还原度，则调整当前富氧率，以及基于调整后的富氧率重新计算目标高炉的间接还原度，并在重新计算的间接还原度小于等于所述直接还原度时，输出此时调整后的富氧率。
如图3所示，在本申请的一具体实施例中，该实施例提供一种确定高炉富氧率的方法，包括以下步骤：
获取预先输入的原燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数及富氧率。具体地，原燃料包括但不限于：矿石、焦炭、煤粉；喷吹介质参数包括但不限于：喷吹气体介质的成分及组分；冶炼工艺参数包括但不限于：高炉冶炼元素分配率、炉渣碱度、直接还原度、炉顶煤气温度、焦比、煤比、吨铁喷吹气体介质量、喷吹气体介质温度、铁水焓和炉渣焓等；鼓风参数包括但不限于：风中水分、风温、风压等。
根据预先输入的原燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数及富氧率，对高炉做物料平衡和热平衡计算，计算出高炉的吨铁耗风量、喷吹气体介质量、高炉日产铁量及风口数量、风口回旋区煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量、理论燃烧温度tf。
根据吨铁耗风量、喷吹气体介质量、高炉日产铁量及风口数量，计算鼓风动能，看是否在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内；如果计算出的鼓风动能在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内，则输出此时的富氧率，并利用此时的富氧率判断理论燃烧温度是否合适；如果计算出的鼓风动能不在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内，则调整预先输入的富氧率，并重新计算鼓风动能，直至重新计算出的鼓风动能在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内。
根据空塔区下部区域热平衡时还原区还原耗热、炉料的升温及熔化耗热、以及根据风口回旋区煤气量和组分，计算物料煤气水当量，计算出要满足炉料在下部区耗热所需风口回旋区的理论燃烧温度t′f。若风口回旋区的理论燃烧温度t′f≤高炉的理论燃烧温度tf，则可以判定此富氧率所对应的风口回旋区的理论燃烧温度合适，则输出此时的富氧率，并利用此时的富氧率判断炉料煤气温度分布是否合理。若风口回旋区的理论燃烧温度t′f﹥高炉的理论燃烧温度tf，则调整此时的富氧率，并重新执行上述过程，直至重新计算出的风口回旋区的理论燃烧温度t′f≤高炉的理论燃烧温度tf后，输出对应的富氧率。其中，风口回旋区的理论燃烧温度t′f的计算公式如下：
cgmg(t′f-t空)＝csms(tm熔-t空)+Qi+Qs+rd*qrd+X*qH2+q(Si-Mn-P-S)
式中，cg表示风口回旋区煤气比热，单位为J/Kg·℃或J/m3·℃；
mg表示煤气质量或体积，单位为Kg或m3；
t′f表示满足炉料在下部区耗热所需风口回旋区的理论燃烧温度，单位为℃；
t空表示空塔区物料温度，单位为℃，通常取850-1000℃；
cs表示空塔区以下炉料比热，单位为J/Kg·℃或J/m3·℃；
ms表示炉料质量或体积，单位为Kg或m3；
tm熔表示物料软熔温度，单位为℃；
Qi表示还原铁的熔化热及熔铁升温热焓，单位为J；
Qs表示渣的熔化热及升温热焓，单位为J；
rd表示直接还原铁，单位为顿或t；
qrd表示直接还原吨铁耗热，单位为J/t；
X表示空塔区以下部位氢气(H2)还原氧化亚铁(FeO)占全部氢气(H2)还原氧化亚铁(FeO)的比例；
qH2表示吨铁氢还原耗热，单位为J/tFe；
q(Si-Mn-P-S)表示吨铁中硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)的还原耗热，单位为J/tFe；
在上述公式中，t′f为未知量，t空在850-1000℃之间取值，其余变量为物料平衡和热平衡计算结果，由此可知，根据上面公式可以求出t′f。
根据物料平衡和热平衡计算结果、冶炼工艺参数计算高炉炉内上、下区域物料和煤气的水当量、换热系数；根据炉型参数、物料和煤气水当量、换热系数计算高炉内炉料和煤气的温度分布。如果炉料和煤气的温度分布合理，则输出此时的富氧率，并利用此时的富氧率判断间接还原度是否合理。如果炉料和煤气的温度分布不合理，则调整此时的富氧率，并基于调整后的富氧率重新执行上述过程，直至炉料和煤气的温度分布合理后，输出对应的富氧率。其中，炉料和煤气的温度分布是否合理的判断方式包括：根据炉料温度分布，结合炉料软熔温度，判定炉料软熔带是否在炉腹与炉身下部区域。如果炉料软熔带在炉腹与炉身下部区域内，则认定炉料和煤气的温度分布合理；如果炉料软熔带不在炉腹与炉身下部区域内，则认定炉料和煤气的温度分布合理。此时需要调整富氧率，以使软熔带在炉腹与炉身下部区域范围内。
其中，空塔区以上的煤气和炉料温度计算公式如下：
ws＝mscs
wg＝mgcg
式中，γ表示炉料与煤气的水当量之比；
ws表示吨铁炉料的水当量，单位为J/℃；
wg表示煤气的水当量，单位为J/℃；
tg(z)表示距离炉喉下沿z米处的煤气温度，单位为℃；
ts(z)表示距离炉喉下沿z米处的炉料温度，单位为℃；
ts(0)表示炉料在炉喉下沿的温度，单位为℃；
q表示吨铁炉料体积，单位为m3/tFe；
kv表示单位体积炉料与煤气的综合换热系数，单位为w/(m2·℃)；
v表示每秒炉料下行体积，单位为m3/s；
r表示炉喉半径，单位为m；
R表示炉腰半径，单位为m；
H表示炉身高度，单位为m。
根据上述公式记载，本实施例红空塔区以下炉料和煤气温度计算公式，与空塔区以上的煤气和炉料温度计算公式类似，此处不再进行赘述。
根据软熔带以上炉温计算炉内间接还原的程度，根据炉内矿石间接还原速度公式
将前面计算的炉温、铁矿石各级氧化物的反应活化能(ΔE(t -s))和对应系数
代入矿石间接还原速度公式中，计算出炉内高度方向上的反应速度，根据炉料在炉内各部分的停留时间，可以计算出软熔带以上间接还原反应能达到矿石的程度；再根据软熔带以上间接还原程度计算直接还原度r′d，再结合物料平衡和热平衡计算出的直接还原度rd进行判断，若r′d≤rd，则间接还原度与炉温匹配，说明间接还原度合理，输出此时的富氧率即可；若r′d﹥rd，则间接还原度与炉温不匹配，则说明间接还原度不合理，此时调整当前富氧率，并根据调整后的富氧率重新执行上述过程，直至间接还原度与炉温匹配，同时输出此时的富氧率。
由此可知，在输入的富氧率或调整后的富氧率分别满足物料平衡和热平衡、鼓风动能、理论燃烧温度、物料煤气水当量、炉料煤气温度分布和间接还原度后，此时得到的富氧率即为该高炉在原燃料和喷吹介质条件下的合适富氧率。
具体地，在本申请一具体实施例中，该实施例提供了国内某3200m3高炉喷吹焦炉煤气的原燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数及富氧率。其中，鼓风参数及富氧率如下表1所示。
表1鼓风参数
| 风中含氧ω，m3/m3干风 | 风中水分，m3/m3 | 风温t<sub>风</sub>，℃ | 风压P<sub>风</sub>，Pa | 富氧率 |
| 0.24 | 0.04 | 1150 | 355000 | 0.03 |
根据提供的原燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数及富氧率，对该高炉做物料平衡和热平衡计算，计算结果中炉内温度分布如图4所示，从图4中可以看出软熔带在炉腹中部，软熔带以上的间接还原区足够大，初步判断炉温合适。再计算炉内矿石间接还原程度。具体地，根据炉温分布计算一氧化碳CO、氢气H2还原矿石颗粒的速度，计算软熔带以上铁矿石间接还原的深度，图5示出了一氧化碳CO还原矿石颗粒的速度，图6示出了氢气H2还原矿石颗粒的速度。根据图5和图6可知，按照现有高炉矿石颗粒10～25mm占75％以上的大小，图中显示软熔带以上基本上能实现大部分矿粒的还原，即是说富氧率影响煤气水当量，煤气水当量影响炉温，炉温影响间接还原这一逻辑链条中，富氧率是合适的。通过前面的调整计算，可以确定该原燃料条件下，富氧率3％是合适的。
综上所述，本申请提供一种确定高炉富氧率的方法，首先获取目标高炉以及与目标高炉关联的富氧率，然后基于富氧率确定出目标高炉在富氧率下的高炉操作参数，并将高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；在高炉操作参数符合目标高炉的冶炼标准参数时，输出富氧率；或者，在高炉操作参数未符合目标高炉的冶炼标准参数时，对富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。由此可知，本方法在高炉进行冶炼过程中，能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将确定出的高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，从而可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于本方法以高炉冶炼过程能接受多大富氧率为目标，通过量化高炉冶炼过程中的富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。所以，本方法通过量化低碳高炉冶炼过程中富氧率对物料平衡和热平衡、鼓风动能、理论燃烧温度、煤气水当量的影响，进而对煤气流分布、炉温分布、间接还原度的影响，可以根据不同的原燃料条件和喷吹介质确定各自条件下的合适富氧率。
如图7所示，本申请还提供一种确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述系统包括有：
数据采集模块710，用于获取目标高炉以及与所述目标高炉关联的富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
参数匹配模块720，用于根据所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；
参数调整模块730，用于在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对所述富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数，符合所述目标高炉的冶炼标准参数；
富氧率输出模块740，用于在确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出对应的富氧率。
由此可知，本实施例在高炉进行冶炼过程中，能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将确定出的高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，从而可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于本实施例以高炉冶炼过程能接受多大富氧率为目标，通过量化高炉冶炼过程中的富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。
在一示例性实施例中，所述参数匹配模块包括有：富氧率采集单元，用于获取当前时刻的富氧率，并将当前时刻的富氧率记为当前富氧率。作为一示例，如果当前时刻是第一次获取富氧率的初始时刻，则当前富氧率等同于初始时刻的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率可以是在计算鼓风动能时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算物料煤气水当量时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算炉料煤气温度分布时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算间接还原度时调整后的富氧率。
第一物料及热平衡计算单元，用于基于当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的吨铁耗风量、喷吹气体介质量、日产钢铁数量以及风口数量；
鼓风动能计算单元，用于根据所述吨铁耗风量、喷吹气体介质量、日产钢铁数量以及风口数量，计算所述目标高炉在所述富氧率下的鼓风动能。
鼓风动能匹配单元，用于将所述鼓风动能与预设鼓风动能区间范围进行匹配，判断所述鼓风动能是否位于预设鼓风动能区间范围内；如果所述鼓风动能位于预设鼓风动能区间范围内，则输出此时的富氧率；如果所述鼓风动能不位于预设鼓风动能区间范围内，则对当前富氧率进行调整，并基于调整后的富氧率重新计算鼓风动能，以及，将重新计算的鼓风动能与预设鼓风动能区间范围进行匹配，并在重新计算的鼓风动能位于预设鼓风动能区间范围时，输出此时调整后的富氧率。
由此可知，本实施例可以根据吨铁耗风量、喷吹气体介质量、高炉日产铁量及风口数量，计算鼓风动能，并判断计算出的鼓风动能是否在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内，如果在，则直接输出此时的富氧率；如果不在，则调整富氧率，并根据调整后的富氧率重新计算鼓风动能，直至根据调整后的富氧率计算出的鼓风动能在鼓风动能区间范围内时，输出此时完成调整的富氧率。相当于本实施例通过判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内的方式来寻找合适的富氧率。
在一示例性实施例中，所述参数匹配模块还包括有：第二物料及热平衡计算单元，用于基于当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的理论燃烧温度、风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量。作为一示例，如果当前时刻是第一次获取富氧率的初始时刻，则当前富氧率等同于初始时刻的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率可以是在计算鼓风动能时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算物料煤气水当量时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算炉料煤气温度分布时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算间接还原度时调整后的富氧率。具体地，例如在判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内时，如果根据初始富氧率计算出的鼓风动能位于鼓风动能区间范围内，则本实施例中的当前富氧率就是初始富氧率。如果在判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内时，根据初始富氧率计算出的鼓风动能不位于鼓风动能区间范围内，且根据调整后的富氧率计算出的鼓风动能位于鼓风动能区间范围内，则本实施例中的当前富氧率可以是计算鼓风动能时进行调整后的富氧率。
煤气水当量计算单元，用于根据风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量，计算煤气水当量；
温度计算单元，用于获取所述目标高炉中第一局部区域在热平衡时的还原耗热、炉料的升温耗热以及炉料的熔化耗热，并结合所述煤气水当量，计算所述炉料在所述第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度。
温度匹配单元，用于将所述炉料在所述第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度与所述目标高炉的理论燃烧温度进行匹配；若所述风口回旋区的理论燃烧温度小于等于所述目标高炉的理论燃烧温度，则输出此时的富氧率；若所述风口回旋区的理论燃烧温度大于所述目标高炉的理论燃烧温度，则调整当前富氧率，并基于调整后的富氧率重新计算所述炉料在第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度；以及，将重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度与所述目标高炉的理论燃烧温度进行匹配，并在重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于所述目标高炉的理论燃烧温度时，输出此时调整后的富氧率。
由此可知，本实施例通过判断高炉的理论燃烧温度是否合适来寻找合适的富氧率。如果风口回旋区的理论燃烧温度小于等于目标高炉的理论燃烧温度，就输出此时的富氧率；如果风口回旋区的理论燃烧温度大于目标高炉的理论燃烧温度，就对此时的富氧率进行调整，并基于调整后的富氧率重新计算炉料在第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度；以及，将重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度与目标高炉的理论燃烧温度进行匹配，并在重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于目标高炉的理论燃烧温度时，输出此时调整后的富氧率。其中，本实施例中的第一局部区域可以根据实际情况进行划分，具体划分区域本实施例不做限制。例如，可以将空塔区下部区域作为第一局部区域，或者，还可以将高炉炉腹与高炉炉身下部区域之间的区域作为第一局部区域。
在一示例性实施例中，所述参数匹配模块包括有：第三物料及热平衡计算单元，用于基于当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取在当前富氧率下所述目标高炉中第一局部区域的物料煤气水当量、第二局部区域的物料煤气水当量、换热系数。作为一示例，如果当前时刻是第一次获取富氧率的初始时刻，则当前富氧率等同于初始时刻的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率可以是在计算鼓风动能时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算物料煤气水当量时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算炉料煤气温度分布时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算间接还原度时调整后的富氧率。具体地，例如在判断理论燃烧温度是否合适时，如果根据初始富氧率计算出的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于目标高炉的理论燃烧温度，则本实施例中的当前富氧率就是初始富氧率。如果根据初始富氧率计算出的风口回旋区的理论燃烧温度大于目标高炉的理论燃烧温度，则本实施例中的当前富氧率可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时进行调整后的富氧率。如果在判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内时，对富氧率进行了调整，则本实施例中的当前富氧率可以是计算鼓风动能时进行调整后的富氧率。
炉料煤气温度分布计算单元，用于根据所述目标高炉的炉型参数、第一局部区域的物料煤气水当量、第二局部区域的物料煤气水当量、换热系数，计算所述目标高炉的炉料煤气温度分布。
炉料软熔带单元，用于基于所述炉料煤气温度分布确定所述目标高炉的炉料软熔带，并将所述炉料软熔带与第一局部区域进行匹配，判断所述炉料软熔带是否位于所述第一局部区域内；若所述炉料软熔带位于所述第一局部区域内，则输出此时的富氧率；若所述炉料软熔带不位于所述第一局部区域内，则调整当前富氧率，并基于调整后的富氧率重新确定炉料软熔带，以及将重新确定出的炉料软熔带与第一局部区域进行匹配，并在重新确定出的炉料软熔带位于第一局部区域时，输出此时调整后的富氧率。
由此可知，本实施例通过判断炉料煤气温度分布是否正常来寻找合适的富氧率。如果炉料煤气温度分布正常，则对应的炉料软熔带是位于第一局部区域内的，此时就可以输出当前富氧率。如果炉料煤气温度分布正常，则对应的炉料软熔带就不位于第一局部区域内，此时就可以调整当前富氧率，以使根据调整后的富氧率确定出的炉料软熔带位于第一局部区域内，并输出此时调整后的富氧率即可。其中，本实施例中的第一局部区域、第二局部区域可以根据实际情况进行划分，具体划分区域本实施例不做限制。例如，可以将空塔区下部区域作为第一局部区域，或者，还可以将高炉炉腹与高炉炉身下部区域之间的区域作为第一局部区域。同时，还可以将高炉炉内上部区域作为第二局部区域。
在一示例性实施例中，所述参数匹配模块还包括有：直接还原度模块，用于基于当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的直接还原度。作为一示例，如果当前时刻是第一次获取富氧率的初始时刻，则当前富氧率等同于初始时刻的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率可以是在计算鼓风动能时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算物料煤气水当量时调整后的富氧率。作为另一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算炉料煤气温度分布时调整后的富氧率。作为又一示例，本实施例中的当前富氧率还可以是计算间接还原度时调整后的富氧率。具体地，如果在判断鼓风动能是否位于鼓风动能区间范围内时，对富氧率进行了调整，则本实施例中的当前富氧率可以是计算鼓风动能时进行调整后的富氧率。例如在判断理论燃烧温度是否合适时，如果根据初始富氧率计算出的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于目标高炉的理论燃烧温度，则本实施例中的当前富氧率就是初始富氧率。如果根据初始富氧率计算出的风口回旋区的理论燃烧温度大于目标高炉的理论燃烧温度，则本实施例中的当前富氧率可以是计算风口回旋区的理论燃烧温度时进行调整后的富氧率。如果根据初始富氧率计算出的间接还原度大于直接还原度，则本实施例中的当前富氧率可以是计算间接还原度时进行调整后的富氧率。
间接还原度模块，用于根据所述炉料软熔带上端的炉温计算所述目标高炉的间接还原度；
还原度比对模块，用于将所述间接还原度与所述直接还原度进行比对；若所述间接还原度小于等于所述直接还原度，则确定所述间接还原度与所述炉料软熔带上端的炉温匹配，并输出此时的富氧率；若所述间接还原度大于所述直接还原度，则确定所述间接还原度与所述炉料软熔带上端的炉温不匹配；并调整当前富氧率，以及基于调整后的富氧率重新计算所述目标高炉的间接还原度，并在重新计算的间接还原度小于等于所述直接还原度时，输出此时调整后的富氧率。
由此可知，本实施例可以通过判断间接还原度是否合理来寻找合适的富氧率。如果间接还原度小于等于直接还原度，则输出此时的富氧率；如果间接还原度大于直接还原度，则调整当前富氧率，以及基于调整后的富氧率重新计算目标高炉的间接还原度，并在重新计算的间接还原度小于等于所述直接还原度时，输出此时调整后的富氧率。
在本申请的一具体实施例中，该实施例提供一种确定高炉富氧率的系统，该系统用于执行以下步骤：
获取预先输入的原燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数及富氧率。具体地，原燃料包括但不限于：矿石、焦炭、煤粉；喷吹介质参数包括但不限于：喷吹气体介质的成分及组分；冶炼工艺参数包括但不限于：高炉冶炼元素分配率、炉渣碱度、直接还原度、炉顶煤气温度、焦比、煤比、吨铁喷吹气体介质量、喷吹气体介质温度、铁水焓和炉渣焓等；鼓风参数包括但不限于：风中水分、风温、风压等。
根据预先输入的原燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数及富氧率，对高炉做物料平衡和热平衡计算，计算出高炉的吨铁耗风量、喷吹气体介质量、高炉日产铁量及风口数量、风口回旋区煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量、理论燃烧温度tf。
根据吨铁耗风量、喷吹气体介质量、高炉日产铁量及风口数量，计算鼓风动能，看是否在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内；如果计算出的鼓风动能在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内，则输出此时的富氧率，并利用此时的富氧率判断理论燃烧温度是否合适；如果计算出的鼓风动能不在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内，则调整预先输入的富氧率，并重新计算鼓风动能，直至重新计算出的鼓风动能在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内。
根据空塔区下部区域热平衡时还原区还原耗热、炉料的升温及熔化耗热、以及根据风口回旋区煤气量和组分，计算物料煤气水当量，计算出要满足炉料在下部区耗热所需风口回旋区的理论燃烧温度t′f。若风口回旋区的理论燃烧温度t′f≤高炉的理论燃烧温度tf，则可以判定此富氧率所对应的风口回旋区的理论燃烧温度合适，则输出此时的富氧率，并利用此时的富氧率判断炉料煤气温度分布是否合理。若风口回旋区的理论燃烧温度t′f﹥高炉的理论燃烧温度tf，则调整此时的富氧率，并重新执行上述过程，直至重新计算出的风口回旋区的理论燃烧温度t′f≤高炉的理论燃烧温度tf后，输出对应的富氧率。其中，风口回旋区的理论燃烧温度t′f的计算公式如下：
cgmg(t′f-t空)＝csms(tm熔-t空)+Qi+Qs+rd*qrd+X*qH2+q(Si-Mn-P-S)
式中，cg表示风口回旋区煤气比热，单位为J/Kg·℃或J/m3·℃；
mg表示煤气质量或体积，单位为Kg或m3；
t′f表示满足炉料在下部区耗热所需风口回旋区的理论燃烧温度，单位为℃；
t空表示空塔区物料温度，单位为℃，通常取850-1000℃；
cs表示空塔区以下炉料比热，单位为J/Kg·℃或J/m3·℃；
ms表示炉料质量或体积，单位为Kg或m3；
tm熔表示物料软熔温度，单位为℃；
Qi表示还原铁的熔化热及熔铁升温热焓，单位为J；
Qs表示渣的熔化热及升温热焓，单位为J；
rd表示直接还原铁，单位为顿或t；
qrd表示直接还原吨铁耗热，单位为J/t；
X表示空塔区以下部位氢气(H2)还原氧化亚铁(FeO)占全部氢气(H2)还原氧化亚铁(FeO)的比例；
qH2表示吨铁氢还原耗热，单位为J/tFe；
q(Si-Mn-P-S)表示吨铁中硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)的还原耗热，单位为J/tFe；
在上述公式中，t′f为未知量，t空在850-1000℃之间取值，其余变量为物料平衡和热平衡计算结果，由此可知，根据上面公式可以求出t′f。
根据物料平衡和热平衡计算结果、冶炼工艺参数计算高炉炉内上、下区域物料和煤气的水当量、换热系数；根据炉型参数、物料和煤气水当量、换热系数计算高炉内炉料和煤气的温度分布。如果炉料和煤气的温度分布合理，则输出此时的富氧率，并利用此时的富氧率判断间接还原度是否合理。如果炉料和煤气的温度分布不合理，则调整此时的富氧率，并基于调整后的富氧率重新执行上述过程，直至炉料和煤气的温度分布合理后，输出对应的富氧率。其中，炉料和煤气的温度分布是否合理的判断方式包括：根据炉料温度分布，结合炉料软熔温度，判定炉料软熔带是否在炉腹与炉身下部区域。如果炉料软熔带在炉腹与炉身下部区域内，则认定炉料和煤气的温度分布合理；如果炉料软熔带不在炉腹与炉身下部区域内，则认定炉料和煤气的温度分布合理。此时需要调整富氧率，以使软熔带在炉腹与炉身下部区域范围内。
其中，空塔区以上的煤气和炉料温度计算公式如下：
ws＝mscs
wg＝mgcg
式中，γ表示炉料与煤气的水当量之比；
ws表示吨铁炉料的水当量，单位为J/℃；
wg表示煤气的水当量，单位为J/℃；
tg(z)表示距离炉喉下沿z米处的煤气温度，单位为℃；
ts(z)表示距离炉喉下沿z米处的炉料温度，单位为℃；
ts(0)表示炉料在炉喉下沿的温度，单位为℃；
q表示吨铁炉料体积，单位为m3/tFe；
kv表示单位体积炉料与煤气的综合换热系数，单位为w/(m2·℃)；
v表示每秒炉料下行体积，单位为m3/s；
r表示炉喉半径，单位为m；
R表示炉腰半径，单位为m；
H表示炉身高度，单位为m。
根据上述公式记载，本实施例红空塔区以下炉料和煤气温度计算公式，与空塔区以上的煤气和炉料温度计算公式类似，此处不再进行赘述。
根据软熔带以上炉温计算炉内间接还原的程度，根据炉内矿石间接还原速度公式
将前面计算的炉温、铁矿石各级氧化物的反应活化能(ΔE(t -s))和对应系数
代入矿石间接还原速度公式中，计算出炉内高度方向上的反应速度，根据炉料在炉内各部分的停留时间，可以计算出软熔带以上间接还原反应能达到矿石的程度；再根据软熔带以上间接还原程度计算直接还原度r′d，再结合物料平衡和热平衡计算出的直接还原度rd进行判断，若r′d≤rd，则间接还原度与炉温匹配，说明间接还原度合理，输出此时的富氧率即可；若r′d﹥rd，则间接还原度与炉温不匹配，则说明间接还原度不合理，此时调整当前富氧率，并根据调整后的富氧率重新执行上述过程，直至间接还原度与炉温匹配，同时输出此时的富氧率。
由此可知，在输入的富氧率或调整后的富氧率分别满足物料平衡和热平衡、鼓风动能、理论燃烧温度、物料煤气水当量、炉料煤气温度分布和间接还原度后，此时得到的富氧率即为该高炉在原燃料和喷吹介质条件下的合适富氧率。
综上所述，本申请提供一种确定高炉富氧率的系统，首先获取目标高炉以及与目标高炉关联的富氧率，然后基于富氧率确定出目标高炉在富氧率下的高炉操作参数，并将高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；在高炉操作参数符合目标高炉的冶炼标准参数时，输出富氧率；或者，在高炉操作参数未符合目标高炉的冶炼标准参数时，对富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。由此可知，本系统在高炉进行冶炼过程中，能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将确定出的高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，从而可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于本系统以高炉冶炼过程能接受多大富氧率为目标，通过量化高炉冶炼过程中的富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。所以，本系统通过量化低碳高炉冶炼过程中富氧率对物料平衡和热平衡、鼓风动能、理论燃烧温度、煤气水当量的影响，进而对煤气流分布、炉温分布、间接还原度的影响，可以根据不同的原燃料条件和喷吹介质确定各自条件下的合适富氧率。
在一示例性实施例中，本申请还提供一种确定高炉富氧率的系统，所述系统包括有：
所述数据输入模块，用于输入目标高炉的原始燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数以及富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
所述数据处理模块，用于根据所述数据输入模块中的目标高炉的原始燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数以及富氧率，对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，确定出所述目标高炉在当前富氧率下的高炉操作参数；以及，将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，并在所述高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出当前富氧率；或者，在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对当前富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。
本系统在高炉进行冶炼过程中，能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将确定出的高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，从而可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于本系统以高炉冶炼过程能接受多大富氧率为目标，通过量化高炉冶炼过程中的富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。所以，本系统通过量化低碳高炉冶炼过程中富氧率对物料平衡和热平衡、鼓风动能、理论燃烧温度、煤气水当量的影响，进而对煤气流分布、炉温分布、间接还原度的影响，可以根据不同的原燃料条件和喷吹介质确定各自条件下的合适富氧率。
需要说明的是，本实施例所提供确定高炉富氧率的系统与上述实施例所提供的确定高炉富氧率的方法属于同一构思，其中各个模块执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。上述实施例所提供的确定高炉富氧率的系统在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，本实施例也不对此进行限制。
如图8所示，在另一示例性实施例中，本申请还提供一种确定高炉富氧率的系统，所述系统包括有后台处理系统和客户端系统，后台处理系统和客户端系统连接。其中
后台处理系统包括：
物料平衡和热平衡计算模块，用于根据富氧率进行物料平衡和热平衡计算，计算出吨铁耗风量、喷吹气体介质量、高炉日产铁量及风口数量、风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量、理论燃烧温度。
鼓风动能核定模块，用于根据吨铁耗风量、喷吹气体介质量、高炉日产铁量及风口数量，计算鼓风动能，看计算出的鼓风动能是否在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内，如果不再，则调整富氧率，直至计算出的鼓风动能在同级别高炉理想状态的鼓风动能区间范围内。
理论燃烧温度核定模块，用于根据物料平衡和热平衡计算出的炉料在下部还原区还原耗热、炉料的升温及熔化耗热，以及根据风口回旋区煤气量和组分计算的煤气水当量，来计算出要满足炉料在下部区耗热所需风口回旋区的理论燃烧温度，并判断计算出的风口回旋区的理论燃烧温度是否合适，如果合适，则进行物料和煤气水当量的计算；如果不合适，则调整富氧率，直至重新计算出风口回旋区的理论燃烧温度合适。
物料和煤气水当量计算模块，用于根据物料平衡和热平衡计算出的吨铁产生的风口回旋区的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量，分别计算炉内下部区域的水当量和上部区域的水当量，根据炉料在上部耗热行为和下部耗热行为的差异，分别计算炉料在炉内上部的水当量、下部的水当量；
炉料和煤气温度分布计算模块，用于将炉内上部区域的炉料、下部区域的炉料、煤气水当量代入炉温计算公式，计算出炉内高度方向上炉料和煤气的温度分布；
水当量与炉温匹配程度的判定模块，用于根据炉内炉料高度方向上的分布，结合炉料的软熔温度，判定炉料软熔带是否在炉腹与炉身下部区域，如果炉料软熔带在炉腹与炉身下部区域，则判断间接还原度是否合理；如果炉料软熔带不在炉腹与炉身下部区域，通过调整富氧率改变水当量，以使软熔带在炉腹与炉身下部区域范围内；
间接还原度的计算模块，用于根据炉内炉料的温度分布计算间接还原速率常数，根据间接还原速率常数计算铁矿石在软熔带以上区域内间接还原度；
判定间接还原度与炉温匹配的模块，用于根据软熔带以上区域内间接还原程度计算直接还原度，结合物料平衡和热平衡的设定直接还原度，判断炉温分布是否能实现物料平衡和热平衡设定的直接还原度，并通过调整富氧率调节炉温分布，进而实现间接还原度与炉温匹配。
客户端系统包括有：
原燃料、喷吹介质参数输入模块，用于输入矿石、焦炭、煤粉、气体介质的成分及组分；
冶炼工艺参数的输入模块，用于输入高炉冶炼元素分配率、炉渣碱度、直接还原度、炉顶煤气温度、焦比、煤比、吨铁喷吹气体介质量、喷吹气体介质温度、铁水焓和炉渣焓；
鼓风参数及富氧率输入模块，用于输入富氧率、风中水分、风温和风压；
关键参数输出模块，用于在物料平衡计算中，输出风口回旋区的煤气成分和煤气量、炉顶煤气成分和煤气量，以及输出理论燃烧温度；
炉温的输出模块，用于输出炉内高度方向上炉料和煤气的温度；
间接还原度的输出模块，用于输出进行间接还原得到的矿石颗粒程度及间接还原度数值。
本系统在高炉进行冶炼过程中，能够以冶炼过程中能接受多大富氧率为目标，通过富氧率确定高炉操作参数，然后将确定出的高炉操作参数与目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，从而可以确定出能够让目标高炉进行顺利冶炼的富氧率。相当于本系统以高炉冶炼过程能接受多大富氧率为目标，通过量化高炉冶炼过程中的富氧率，来确定高炉在不同原始燃料条件和喷吹介质下，能够满足顺利冶炼时的合适富氧率。所以，本系统通过量化低碳高炉冶炼过程中富氧率对物料平衡和热平衡、鼓风动能、理论燃烧温度、煤气水当量的影响，进而对煤气流分布、炉温分布、间接还原度的影响，可以根据不同的原燃料条件和喷吹介质确定各自条件下的合适富氧率。
需要说明的是，本实施例所提供确定高炉富氧率的系统与上述实施例所提供的确定高炉富氧率的方法属于同一构思，其中各个模块执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。上述实施例所提供的确定高炉富氧率的系统在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，本实施例也不对此进行限制。
本申请实施例还提供了一种确定高炉富氧率的设备，该设备可以包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述设备执行图1所述的方法。图9示出了一种确定高炉富氧率的设备1000的结构示意图。参阅图9所示，确定高炉富氧率的设备1000包括：处理器1010、存储器1020、电源1030、显示单元1040、输入单元1060。
处理器1010是确定高炉富氧率的设备1000的控制中心，利用各种接口和线路连接各个部件，通过运行或执行存储在存储器1020内的软件程序和/或数据，执行确定高炉富氧率的设备1000的各种功能，从而对确定高炉富氧率的设备1000进行整体监控。本申请实施例中，处理器1010调用存储器1020中存储的计算机程序时执行如图1所述的方法。可选的，处理器1010可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器1010可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用等，调制解调处理器主要处理无线通信。在一些实施例中，处理器、存储器、可以在单一芯片上实现，在一些实施例中，它们也可以在独立的芯片上分别实现。
存储器1020可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、各种应用等；存储数据区可存储根据确定高炉富氧率的设备1000的使用所创建的数据等。此外，存储器1020可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件等。
确定高炉富氧率的设备1000还包括给各个部件供电的电源1030(比如电池)，电源可以通过电源管理系统与处理器1010逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗等功能。
显示单元1040可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及确定高炉富氧率的设备1000的各种菜单等，本申请实施例中主要用于显示确定高炉富氧率的设备1000中各应用的显示界面以及显示界面中显示的文本、图片等对象。显示单元1040可以包括显示面板1050。显示面板1050可以采用液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)等形式来配置。
输入单元1060可用于接收用户输入的数字或字符等信息。输入单元1060可包括触控面板1070以及其他输入设备1080。其中，触控面板1070，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触摸笔等任何适合的物体或附件在触控面板1070上或在触控面板1070附近的操作)。
具体的，触控面板1070可以检测用户的触摸操作，并检测触摸操作带来的信号，将这些信号转换成触点坐标，发送给处理器1010，并接收处理器1010发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1070。其他输入设备1080可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关机按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。
当然，触控面板1070可覆盖显示面板1050，当触控面板1070检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器1010以确定触摸事件的类型，随后处理器1010根据触摸事件的类型在显示面板1050上提供相应的视觉输出。虽然在图9中，触控面板1070与显示面板1050是作为两个独立的部件来实现确定高炉富氧率的设备1000的输入和输出功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板1070与显示面板1050集成而实现确定高炉富氧率的设备1000的输入和输出功能。
确定高炉富氧率的设备1000还可包括一个或多个传感器，例如压力传感器、重力加速度传感器、接近光传感器等。当然，根据具体应用中的需要，上述确定高炉富氧率的设备1000还可以包括摄像头等其它部件。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有指令，当一个或多个处理器执行所述指令时，使得上述设备能够执行本申请中如图1所述的方法。
本领域技术人员可以理解的是，图9仅仅是确定高炉富氧率的设备的举例，并不构成对该设备的限定，该设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本申请时，可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的，应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。这些计算机程序指令可应用至通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器中以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当理解的是，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述局部区域等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一局部区域也可以被称为第二局部区域，类似地，第二局部区域也可以被称为第一局部区域。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (12)
1.一种确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述系统包括有：
数据采集模块，用于获取目标高炉以及与所述目标高炉关联的富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
参数匹配模块，用于根据所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；
参数调整模块，用于在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对所述富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数，符合所述目标高炉的冶炼标准参数；
富氧率输出模块，用于在确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出对应的富氧率。
2.根据权利要求1所述的确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述参数匹配模块包括有：
富氧率采集单元，用于获取当前时刻的富氧率，并将当前时刻的富氧率记为当前富氧率；
第一物料及热平衡计算单元，用于根据当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的吨铁耗风量、喷吹气体介质量、日产钢铁数量以及风口数量；
鼓风动能计算单元，用于根据所述吨铁耗风量、喷吹气体介质量、日产钢铁数量以及风口数量，计算所述目标高炉在所述富氧率下的鼓风动能。
3.根据权利要求2所述的确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述参数匹配模块还包括有：
鼓风动能匹配单元，用于将所述鼓风动能与预设鼓风动能区间范围进行匹配，判断所述鼓风动能是否位于预设鼓风动能区间范围内；如果所述鼓风动能位于预设鼓风动能区间范围内，则输出此时的富氧率；如果所述鼓风动能不位于预设鼓风动能区间范围内，则对当前富氧率进行调整，并基于调整后的富氧率重新计算鼓风动能，以及，将重新计算的鼓风动能与预设鼓风动能区间范围进行匹配，并在重新计算的鼓风动能位于预设鼓风动能区间范围时，输出此时调整后的富氧率。
4.根据权利要求1至3中任一所述的确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述参数匹配模块包括有：
第二物料及热平衡计算单元，用于根据当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的理论燃烧温度、风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量；
煤气水当量计算单元，用于根据风口回旋区产生的煤气组分和煤气量、炉顶煤气组分和煤气量，计算煤气水当量；
温度计算单元，用于获取所述目标高炉中第一局部区域在热平衡时的还原耗热、炉料的升温耗热以及炉料的熔化耗热，并结合所述煤气水当量，计算所述炉料在所述第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度。
5.根据权利要求4所述的确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述参数匹配模块还包括有：
温度匹配单元，用于将所述炉料在所述第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度与所述目标高炉的理论燃烧温度进行匹配；若所述风口回旋区的理论燃烧温度小于等于所述目标高炉的理论燃烧温度，则输出此时的富氧率；若所述风口回旋区的理论燃烧温度大于所述目标高炉的理论燃烧温度，则调整当前富氧率，并基于调整后的富氧率重新计算所述炉料在第一局部区域耗热所需的风口回旋区的理论燃烧温度；以及，将重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度与所述目标高炉的理论燃烧温度进行匹配，并在重新计算的风口回旋区的理论燃烧温度小于等于所述目标高炉的理论燃烧温度时，输出此时调整后的富氧率。
6.根据权利要求1或5所述的确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述参数匹配模块包括有：
第三物料及热平衡计算单元，用于根据当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取在当前富氧率下所述目标高炉中第一局部区域的物料煤气水当量、第二局部区域的物料煤气水当量、换热系数；
炉料煤气温度分布计算单元，用于根据所述目标高炉的炉型参数、第一局部区域的物料煤气水当量、第二局部区域的物料煤气水当量、换热系数，计算所述目标高炉的炉料煤气温度分布。
7.根据权利要求6所述的确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述参数匹配模块还包括有：
炉料软熔带单元，用于根据所述炉料煤气温度分布确定所述目标高炉的炉料软熔带，并将所述炉料软熔带与第一局部区域进行匹配，判断所述炉料软熔带是否位于所述第一局部区域内；若所述炉料软熔带位于所述第一局部区域内，则输出此时的富氧率；若所述炉料软熔带不位于所述第一局部区域内，则调整当前富氧率，并基于调整后的富氧率重新确定炉料软熔带，以及将重新确定出的炉料软熔带与第一局部区域进行匹配，并在重新确定出的炉料软熔带位于第一局部区域时，输出此时调整后的富氧率。
8.根据权利要求7所述的确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述参数匹配模块还包括有：
直接还原度模块，用于根据当前富氧率对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，获取所述目标高炉在当前富氧率下的直接还原度；
间接还原度模块，用于根据所述炉料软熔带上端的炉温计算所述目标高炉的间接还原度；
还原度比对模块，用于将所述间接还原度与所述直接还原度进行比对；若所述间接还原度小于等于所述直接还原度，则确定所述间接还原度与所述炉料软熔带上端的炉温匹配，并输出此时的富氧率；若所述间接还原度大于所述直接还原度，则确定所述间接还原度与所述炉料软熔带上端的炉温不匹配；并调整当前富氧率，以及基于调整后的富氧率重新计算所述目标高炉的间接还原度，并在重新计算的间接还原度小于等于所述直接还原度时，输出此时调整后的富氧率。
9.一种确定高炉富氧率的系统，其特征在于，所述系统包括有；
数据输入模块，用于输入目标高炉的原始燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数以及富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
数据处理模块，用于根据所述数据输入模块中的目标高炉的原始燃料、喷吹介质参数、冶炼工艺参数、鼓风参数以及富氧率，对所述目标高炉进行物料平衡和热平衡计算，确定出所述目标高炉在当前富氧率下的高炉操作参数；以及，将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配，并在所述高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出当前富氧率；或者，在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对当前富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。
10.一种确定高炉富氧率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取目标高炉以及与所述目标高炉关联的富氧率，所述目标高炉包括预先确定或实时确定的高炉；
基于所述富氧率确定出所述目标高炉在所述富氧率下的高炉操作参数，并将所述高炉操作参数与所述目标高炉的冶炼标准参数进行匹配；
在所述高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出所述富氧率；或者，
在所述高炉操作参数未符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，对所述富氧率进行调整，直至根据调整后的富氧率确定出的高炉操作参数符合所述目标高炉的冶炼标准参数时，输出调整后的富氧率。
11.一种确定高炉富氧率的设备，其特征在于，包括：
处理器；和，
存储有指令的计算机可读介质，当所述处理器执行所述指令时，使得所述设备执行如权利要求10所述的方法。
12.一种计算机可读介质，其特征在于，其上存储有指令，所述指令由处理器加载并执行如权利要求10所述的方法。
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2022
- 2022-09-15 CN CN202211124469.7A patent/CN115341060B/zh active Active
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