CN115470589A - 一种高炉喷吹位置确定方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉喷吹位置确定方法、终端设备及存储介质，该方法中包括：基于全炉物料平衡和热平衡调节焦比或者煤比；基于直接还原度和炉身效率调节炉缸喷吹量或富氧率；基于固体炉料区的热平衡增加喷吹位置；基于燃烧温度和鼓风动能与初始值的误差调节炉缸喷吹量或富氧率；输入调节后的所有喷吹位置和对应的喷吹量。本发明通过多目标的优化，来克服因为新工艺带来的高炉炉况的波动，保证高炉的顺行和炉身效率。

Description

一种高炉喷吹位置确定方法、终端设备及存储介质
技术领域
本发明涉及高炉冶炼领域，尤其涉及一种高炉喷吹位置确定方法、终端设备及存储介质。
背景技术
钢铁行业的快速发展对环境、资源和能源均带来了一系列的挑战。尤其是在温室气体的排放方面，2021年CO2等相关气体的排放量约占总排放量的15％以上，因此，减少钢铁企业CO2排放量对钢铁企业今后的生存和发展具有非常重要的意义。
虽然高炉工艺占了整个钢铁排放量的70-90％，但是其因为工艺技术成熟、生产能力大、效率高的优势，在未来的相当的一段时间高炉仍然将是支持对钢铁材料庞大需求的主流炼铁装备。因此，低碳高炉技术是钢铁行业需要探索的道路。目前比较主流的低碳高炉技术有炉顶煤气循环技术和富氢气体喷吹，其主要的技术路线就是在高炉的炉身或者炉缸喷入高还原性的气体，提高高炉内部的还原性气氛，促进间接还原的发展，降低直接还原的占比，从而降低高炉冶炼焦炭或者固定碳的消耗，实现高炉的低碳冶炼。但是，喷吹气体的温度、成分和位置均使高炉炉况造成波动，从而使高炉的消耗上升，有违节能降耗的初衷。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种高炉喷吹位置确定方法、终端设备及存储介质。
具体方案如下：
一种高炉喷吹位置确定方法，包括以下步骤：
S1：设定高炉初始冶炼工艺参数，并记录喷吹还原气体前的高炉的理论燃烧温度、理论鼓风动能和炉身效率；
S2：确定初始直接还原度、喷吹还原气体的成分和温度，以及初始喷吹量和初始喷吹位置；
S3：基于喷吹量和喷吹位置进行喷水还原气体的喷吹；
S4：基于高炉全炉的物料平衡，计算高炉的冶炼工艺参数，以保证物料平衡的误差在设定的物料误差范围内；
S5：基于步骤S4计算的高炉的冶炼工艺参数，计算高炉的第一种全炉热平衡，通过调节焦比或者煤比，使得通过第一种全炉热平衡计算得到的热量误差在设定的热量误差范围内，记录此时的冶炼工艺参数；
S6：基于里斯特曲线并结合理论炉身效率计算直接还原度，通过调节炉缸喷吹量或富氧率，使得在保证炉身效率的基础上计算得到的直接还原度与初始直接还原度的误差在设定的直接还原度误差范围内；
S7：基于步骤S5记录的冶炼工艺参数，计算固体炉料区的热平衡，并判断固体炉料区的热平衡是否达到热平衡允许误差，如果达到，记录此时的冶炼工艺参数，进入S8；否则，在高炉炉身处增加喷吹位置，并设定对应的初始喷吹量，返回S3；
S8：基于步骤S7记录的冶炼工艺参数，计算对应的燃烧温度和鼓风动能，判断计算的燃烧温度和鼓风动能与理论燃烧温度和理论鼓风动能的差值是否均满足参数误差范围，如果是，输出所有喷吹位置和对应的喷吹量；否则，重新调整炉缸喷吹量或富氧率后，返回S3。
进一步的，高炉初始冶炼工艺参数包括生铁成分、炉渣成分、炉尘的成分和含量、原燃料的成分、鼓风参数、高炉输出物料的量和成分。
进一步的，喷吹还原气体的初始喷吹位置设置为炉缸风口处。
进一步的，以900-1000℃作为固体炉料区和高温区的分界限。
进一步的，热量误差范围为小于5×10-4，直接还原度误差范围为小于10-3，参数误差范围为小于2％。
一种高炉喷吹位置确定终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
本发明采用如上技术方案，提供了一种能确定高炉喷吹还原介质最佳的位置组合和每个位置合适的喷出量的技术方案，综合的考虑高炉全炉能质平衡、区域热平衡、鼓风深度、理论燃烧温度和炉身效率的情况下，通过多目标的优化，以克服因为新工艺带来的高炉炉况的波动，保证高炉的顺行和炉身效率。
附图说明
图1所示为本发明实施例一的流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
本发明实施例提供了一种高炉喷吹位置确定方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1：设定高炉初始冶炼工艺参数，并记录喷吹还原气体前的高炉的理论燃烧温度、理论鼓风动能和理论炉身效率。
高炉初始冶炼工艺参数为在高炉喷吹还原气体前的日常冶炼工艺参数，其利用物料平衡和热平衡结合日常生产数据计算获得。该实施例中高炉初始冶炼工艺参数包括生铁成分、炉渣成分、炉尘的成分和含量、原燃料的成分、鼓风参数、高炉输出物料的量和成分等。
理论燃烧温度、理论鼓风动能和理论炉身效率用作后期优化目标。
S2：确定初始直接还原度、喷吹还原气体的成分和温度，以及初始喷吹量和设定喷吹位置。
该实施例中设定喷吹还原气体的初始喷吹位置设置为炉缸风口处。
S3：基于喷吹量和喷吹位置进行喷水还原气体的喷吹。
初始时由于喷吹位置为炉缸风口处，因此仅在炉缸风口处以步骤S2确定的喷吹还原气体的成分和温度进行喷吹，之后在炉身处依次增加喷吹位置。
S4：基于高炉全炉的物料平衡，计算高炉的冶炼工艺参数，以保证物料平衡的误差在设定的物料误差范围内。
S5：基于步骤S4计算的高炉的冶炼工艺参数，计算高炉的第一种全炉热平衡，通过调节焦比或者煤比，使得通过第一种全炉热平衡计算得到的热量误差在设定的热量误差范围内，记录此时的冶炼工艺参数。
该实施例中设定热量误差范围为小于5×10-4。
S6：基于里斯特曲线并结合理论炉身效率计算直接还原度，通过调节炉缸喷吹量或富氧率，使得在保证炉身效率的基础上计算得到的直接还原度与初始直接还原度的误差在设定的直接还原度误差范围内。
该实施例中设定直接还原度误差范围为小于10-3。
S7：基于步骤S5记录的冶炼工艺参数，计算固体炉料区的热平衡，并判断固体炉料区的热平衡是否达到热平衡允许误差，如果达到，记录此时的冶炼工艺参数，进入S8；否则，在高炉炉身处增加喷吹位置，并设定对应的初始喷吹量，返回S3。
该实施例中以900-1000℃作为固体炉料区和高温区的分界限。
S8：基于步骤S7记录的冶炼工艺参数，计算对应的燃烧温度和鼓风动能，判断计算的燃烧温度和鼓风动能与理论燃烧温度和理论鼓风动能的差值是否均满足参数误差范围，如果是，输出所有喷吹位置和对应的喷吹量；否则，重新调整炉缸喷吹量或富氧率后，返回S3。
该实施例中设定参数误差范围为小于2％。
通过上述步骤，本实施例能够得到高炉需要喷吹还原气体的位置和相应的量，以及在该条件下高炉的焦比、煤比、吨铁耗风、富氧率、理论燃烧温度、吨铁产生煤气量和煤气利用率等一系列的高炉冶炼工艺参数。从而能够得到不同的还原气体喷吹情况下，高炉的技术经济指标的变化。
实施例二：
本发明还提供一种高炉喷吹位置确定终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
进一步地，作为一个可执行方案，所述高炉喷吹位置确定终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述高炉喷吹位置确定终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述高炉喷吹位置确定终端设备的组成结构仅仅是高炉喷吹位置确定终端设备的示例，并不构成对高炉喷吹位置确定终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述高炉喷吹位置确定终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述高炉喷吹位置确定终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个高炉喷吹位置确定终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述高炉喷吹位置确定终端设备的各种功能。所述存储器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、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器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，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、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。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。
所述高炉喷吹位置确定终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)以及软件分发介质等。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高炉喷吹位置确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：设定高炉初始冶炼工艺参数，并记录喷吹还原气体前的高炉的理论燃烧温度、理论鼓风动能和炉身效率；
S2：确定初始直接还原度、喷吹还原气体的成分和温度，以及初始喷吹量和初始喷吹位置；
S3：基于喷吹量和喷吹位置进行喷水还原气体的喷吹；
S4：基于高炉全炉的物料平衡，计算高炉的冶炼工艺参数，以保证物料平衡的误差在设定的物料误差范围内；
S5：基于步骤S4计算的高炉的冶炼工艺参数，计算高炉的第一种全炉热平衡，通过调节焦比或者煤比，使得通过第一种全炉热平衡计算得到的热量误差在设定的热量误差范围内，记录此时的冶炼工艺参数；
S6：基于里斯特曲线并结合理论炉身效率计算直接还原度，通过调节炉缸喷吹量或富氧率，使得在保证炉身效率的基础上计算得到的直接还原度与初始直接还原度的误差在设定的直接还原度误差范围内；
S7：基于步骤S5记录的冶炼工艺参数，计算固体炉料区的热平衡，并判断固体炉料区的热平衡是否达到热平衡允许误差，如果达到，记录此时的冶炼工艺参数，进入S8；否则，在高炉炉身处增加喷吹位置，并设定对应的初始喷吹量，返回S3；
S8：基于步骤S7记录的冶炼工艺参数，计算对应的燃烧温度和鼓风动能，判断计算的燃烧温度和鼓风动能与理论燃烧温度和理论鼓风动能的差值是否均满足参数误差范围，如果是，输出所有喷吹位置和对应的喷吹量；否则，重新调整炉缸喷吹量或富氧率后，返回S3。
2.根据权利要求1所述的高炉喷吹位置确定方法，其特征在于：高炉初始冶炼工艺参数包括生铁成分、炉渣成分、炉尘的成分和含量、原燃料的成分、鼓风参数、高炉输出物料的量和成分。
3.根据权利要求1所述的高炉喷吹位置确定方法，其特征在于：喷吹还原气体的初始喷吹位置设置为炉缸风口处。
4.根据权利要求1所述的高炉喷吹位置确定方法，其特征在于：以900-1000℃作为固体炉料区和高温区的分界限。
5.根据权利要求1所述的高炉喷吹位置确定方法，其特征在于：热量误差范围为小于5×10-4，直接还原度误差范围为小于10-3，参数误差范围为小于2％。
6.一种高炉喷吹位置确定终端设备，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～5中任一所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～5中任一所述方法的步骤。
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