CN115386664B - 一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高炉喷吹煤粉技术领域，尤其涉及一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法。1)风口测温：高炉风口测温采用高温红外热成像法，采集图谱温度选取煤粉燃烧火焰外围数据T_i/2)煤粉利用率检测：根据高炉炉顶除尘灰、高炉干渣中煤粉残碳微观形貌法确定高炉内煤粉利用率η；3)生产数据采集：采集高炉生产过程中实时数据；4)定量计算：根据上述测得风口温度、煤粉利用率及现场采集实时数据进行单一煤粉支管喷煤定量计算；5)喷煤调整：根据定量计算所得数值，针对单一喷煤支管分别做出相应喷煤量设定。能提高风口温度均匀性，特别是提高高炉内风口环形部位温度分布均匀性，实现高炉稳定顺行，降低燃料消耗。

Description

一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法

技术领域

本发明涉及高炉喷吹煤粉技术领域，尤其涉及一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法。

背景技术

目前国内外采用的喷吹煤粉定量方法主要为高炉整体消耗数值，即高炉生产吨铁所有煤枪管道输送煤粉质量，无法准确定量各煤粉管道输送煤粉情况，因此无法对风口周向区域喷入煤粉均匀化作出准确判断。

德国、比利时及中国各大高炉相继引进煤粉支管流量计用于实时检测各煤粉支管喷入高炉内混合煤粉流量，并通过管道开口度针对喷煤定量调节。上述煤粉支管流量定量调节大多为生产操作人员根据高炉煤比平均分配到单支流量计，使得各煤粉支管煤粉通量在同一数值区间内波动，但在风口部位过剩氧量及焦炭作用下，高炉风口部位温度不仅取决于煤粉气化带来的热量波动，还与高炉透气性、煤气利用率、煤粉利用率等参数相关，这种表象的“数值均匀喷吹”并不能保障高炉内风口周向区域的温度均匀性。

CN201810219674.9公开了“一种高炉喷煤支管均匀喷吹系统控制方法及系统”，

为了提高高炉内风口环形部位温度分布均匀性，从而提高煤粉利用率、增强煤焦置换作用，降低高炉燃料消耗，通过电子称称取喷煤总量M，利用PLC控制系统计算喷煤支管的理论喷煤量M₁；通过微波传感器进一步计算出实际喷煤量M₂；通过比较M₁和M₂的大小对喷煤调节阀进行调节；当煤粉浓度m小于3％时启动吹堵，实现喷煤支管稳定均匀喷吹。虽然该方法可以实现各个支管煤粉喷吹的稳定性和均匀性，实现煤粉在高炉内充分燃烧，大大提高原料的使用效率；但是，单一喷煤支管的理论喷煤量M₁＝M/N，其中：M是喷煤总量，N是喷煤支管的数量，这种简单的数值平均分配无法实现高炉内部风口回旋区周向上的温度均匀分配，从而导致炉内不同区域冶炼强度存在差异，不利于高炉稳定顺行及提产降耗。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法。能提高风口温度均匀性，特别是提高高炉内风口环形部位温度分布均匀性，实现高炉稳定顺行，降低燃料消耗。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法，具体包括如下步骤：

1)风口测温：

高炉风口测温采用高温红外热成像法。采集图谱温度选取煤粉燃烧火焰外围数据Ti。

2)煤粉利用率检测：

根据高炉炉顶除尘灰、高炉干渣中煤粉残碳微观形貌法确定高炉内煤粉利用率η。

3)生产数据采集：

风口测温同时，采集如下高炉生产过程中实时数据：

高炉富氧率X_O、煤气利用率η_CO、炉温稳定率X_t、透气性指数T_z。

4)定量计算：根据上述测得风口温度、煤粉利用率及现场采集实时数据进行单一煤粉支管喷煤定量计算。

计算公式一如下：

式中：

F_ri为第_i号煤粉支管喷煤量设定值，t×h^-1；

f_ri为第_i号煤粉支管调节前煤粉流量，t×h^-1；

T_i为第_i号风口红外热成像温度值，℃；

为风口温度平均值，℃；

X_O为富氧率，％；

η_CO为煤气利用率，％；

X_t为炉温稳定率，％；

T_z为透气性指数，m³×min^-1×kpa^-1；

η为煤粉利用率/％。

计算公式二如下：

式中：

F_ri为第_i号煤粉支管喷煤量设定值，t×h^-1；

f_ri为第_i号煤粉支管调节前煤粉流量，t×h^-1；

T_i为第_i号风口红外热成像温度值，℃；

为风口温度平均值，℃；

X_O为富氧率，％；

η_CO为煤气利用率，％；

X_t为炉温稳定率，％；

T_z为透气性指数，m³×min^-1×kpa^-1；

η为煤粉利用率/％。

公式一与公式二满足如下条件：

X_O∈[1％，5％]、η_CO∈[40％，50％]、X_t∈[65％，100％]、Tz∈[35m³×min^-1×kpa^-1，45m³×min^-1×kpa^-1]、T_i∈[1600℃，2500℃]、η∈[82％，99％]、fr_i∈[1t×h^-1，2.2t×h^-1]。

5)喷煤调整：

根据定量计算所得数值，利用CFM高炉喷吹煤粉流量检测控制设备电容检测及电容相关性原理，自动比对重新设定的目标喷煤量F_ri与支管内的实时喷煤流量f_ri差别，气动控制阀门自动调节喷煤速率，针对单一喷煤支管分别做出相应喷煤量设定，实现稳定吹喷。

与现有方法相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法，与CN201810219674.9、CN201810187416.7等传统煤粉均匀喷吹控制方法相比，本发明首次引入高炉风口红外热成像、煤粉利用率等概念参与单一煤粉支管流量调节计算，摒弃了各煤粉支管数值上仅用平均值(M₁＝M/N)作为均匀喷吹标准，同时，本发明针对各煤粉支管进行个性化计算，实现高炉内部均匀喷吹。

利用该方法通过高炉各风口温度、煤气利用率、高炉透气性、煤粉利用率等参数，针对单一煤粉支管进行计算调节，从而提高风口温度均匀性，特别是提高高炉内风口环形部位温度分布均匀性，从而提高煤气利用率、增强煤焦置换作用，对实现高炉稳定顺行，降低燃料消耗意义重大。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为高炉风口热成像图谱。

具体实施方式

本发明公开了一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法。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。

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法，具体包括如下步骤：

1)风口测温：

高炉风口测温采用高温红外热成像法。

具体的，利用任何物体都不同程度对外进行电磁波辐射的特性，通过热成像仪光电转换、信号处理、RGB转换手段，将目标物体的热分布数据转换成视频图像，然后根据比色温度法计算相应点的温度，采集图谱温度选取煤粉燃烧火焰外围数据Ti/℃(如图2)。

2)煤粉利用率检测：

根据高炉炉顶除尘灰、高炉干渣中煤粉残碳微观形貌法确定高炉内煤粉利用率η/％。

具体的，通过岩相显微镜对除尘灰、干渣样品切片进行油浸观察，分析500个观察点的矿物组成区别残煤颗粒(中粒镶嵌结构、破片结构、微粒镶嵌结构、微变煤颗粒、块状裂隙和变形颗粒)、残焦颗粒(类丝碳、各项异性、流动结构、片状结构、粗粒镶嵌结构和残炭颗粒、中粒镶嵌结构)、矿物及杂质(灰渣，铁质，灰色硅质和透明矿物)，通过观测到的各矿相组分面积占整个观测面积的比例来表征其含量，根据(

η为煤粉利用率，％；S为吨铁喷煤量，kg·t^-1；ω_DUPC为吨铁除尘灰残煤质量，kg·t^-1；ω_SUPC为吨铁干渣残煤质量，kg·t^-1)计算得出高炉内喷吹煤粉利用率η/％

3)生产数据采集：

风口测温同时，采集如下高炉生产过程中实时数据：

高炉富氧率X_O/％、煤气利用率η_CO/％、炉温稳定率X_t/％、透气性指数T_z/m³×min-1×kpa-1。

4)定量计算：根据上述测得风口温度、煤粉利用率及现场采集实时数据进行单一煤粉支管喷煤定量计算。

计算公式一如下：

式中：

F_ri为第_i号煤粉支管喷煤量设定值，t×h^-1；

f_ri为第_i号煤粉支管调节前煤粉流量，t×h^-1；

T_i为第_i号风口红外热成像温度值，℃；

为风口温度平均值，℃；

X_O为富氧率，％；

η_CO为煤气利用率，％；

X_t为炉温稳定率，％；

T_z为透气性指数，m³×min^-1×kpa^-1；

η为煤粉利用率/％。

计算公式二如下：

式中：

F_ri为第_i号煤粉支管喷煤量设定值，t×h^-1；

f_ri为第_i号煤粉支管调节前煤粉流量，t×h^-1；

T_i为第_i号风口红外热成像温度值，℃；

为风口温度平均值，℃；

X_O为富氧率，％；

η_CO为煤气利用率，％；

X_t为炉温稳定率，％；

T_z为透气性指数，m³×min^-1×kpa^-1；

η为煤粉利用率/％。

公式一与公式二满足如下条件：

X_O∈[1％，5％]、η_CO∈[40％，50％]、X_t∈[65％，100％]、Tz∈[35m³×min^-1×kpa^-1，45m³×min^-1×kpa^-1]、T_i∈[1600℃，2500℃]、η∈[82％，99％]、fr_i∈[1t×h^-1，2.2t×h^-1]。

5)喷煤调整：

根据定量计算所得数值，利用CFM高炉喷吹煤粉流量检测控制设备电容检测及电容相关性原理，自动比对重新设定的目标喷煤量F_ri与支管内的实时喷煤流量f_ri差别，气动控制阀门自动调节喷煤速率，针对单一喷煤支管分别做出相应喷煤量设定，实现稳定吹喷。

【实施例】

某高炉36个风口红外热成像测温结果如表1所示。

表1 高炉风口温度T_i/℃

煤粉利用率及各生产参数如表2所示。

表2 检测及采集调整前高炉实时数据

本次各喷煤支管流量调整前f_ri设定值均为1.63t×h^-1，根据公式一、公式二计算所得第_i号煤粉支管喷煤量调节值如表3所示。

表3 各煤粉支管喷煤量调整值/t×h^-1

按照上述Fri计算数值调整各煤粉支管混煤流量后，各风口测温结果如表4所示。

表4 依本发明方法调整后高炉风口温度Ti/℃

计算调整前后f_ri、F_ri两组数据方差

分别为4001.43、1284.23。依本发明方法调整各煤粉支管流量后风口温度均匀性明显得到改善，方差减少了67.91％。

本发明通过高炉各风口温度、煤气利用率、高炉透气性、煤粉利用率等参数，针对单一煤粉支管进行计算调节，从而提高风口温度均匀性，特别是提高高炉内风口环形部位温度分布均匀性，从而提高煤气利用率、增强煤焦置换作用，对实现高炉稳定顺行，降低燃料消耗意义重大。

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 (1)

1.一种调节高炉煤粉支管流量提高风口温度均匀性的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)风口测温：

高炉风口测温采用高温红外热成像法，采集图谱温度选取煤粉燃烧火焰外围数据T_i；

2)煤粉利用率检测：

根据高炉炉顶除尘灰、高炉干渣中煤粉残碳微观形貌法确定高炉内煤粉利用率η；

3)生产数据采集：

风口测温同时，采集如下高炉生产过程中实时数据：

高炉富氧率X_O、煤气利用率η_CO、炉温稳定率X_t、透气性指数T_z；

4)定量计算：根据上述测得风口温度、煤粉利用率及现场采集实时数据进行单一煤粉支管喷煤定量计算；

计算公式一如下：

式中：

F_ri为第_i号煤粉支管喷煤量设定值，t×h^-1；

f_ri为第_i号煤粉支管调节前煤粉流量，t×h^-1；

T_i为第_i号风口红外热成像温度值，℃；

为风口温度平均值，℃；

X_O为富氧率，％；

η_CO为煤气利用率，％；

X_t为炉温稳定率，％；

T_z为透气性指数，m³×min^-1×kpa^-1；

η为煤粉利用率/％；

计算公式二如下：

式中：

F_ri为第_i号煤粉支管喷煤量设定值，t×h^-1；

f_ri为第_i号煤粉支管调节前煤粉流量，t×h^-1；

T_i为第_i号风口红外热成像温度值，℃；

为风口温度平均值，℃；

X_O为富氧率，％；

η_CO为煤气利用率，％；

X_t为炉温稳定率，％；

T_z为透气性指数，m³×min^-1×kpa^-1；

η为煤粉利用率/％；

公式一与公式二满足如下条件：

X_O∈[1％，5％]、η_CO∈[40％，50％]、X_t∈[65％，100％]、Tz∈[35m³×min^-1×kpa^-1，45m³×min^-1×kpa^-1]、T_i∈[1600℃，2500℃]、η∈[82％，99％]、fr_i∈[1t×h^-1，2.2t×h^-1]；

5)喷煤调整：

根据定量计算所得数值，针对单一喷煤支管分别做出相应喷煤量设定。

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