CN116377155A - 一种欧冶炉还原竖炉cgd操作控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，包括以下步骤：S1：获得中心供气装置中管道的沿程摩擦阻力；S2：获得实际尺寸下的还原竖炉的系统压力；S3：计算还原竖炉内炉料阻损；S4：获得还原竖炉的系统压力和炉料阻损值后，控制中心供气装置的煤气添加压力值，使得还原本方法的目的在于实现控制操作控制CGD添加压力，进入CGD的煤气压力与气化炉压力的差值在一个合理的范围内。
Description
技术领域
本申请涉及还原竖炉CGD技术领域，具体公开了一种欧冶炉还原竖炉CGD（CenterGas Duct）操作控制方法。
背景技术
欧冶炉源自COREX技术，还原竖炉并无中心煤气管道的设计，无相关操作经验可参考学习。还原竖炉因高温煤气反窜造成的竖炉粘结被迫每半年进行竖炉清空排除粘结料的工作。竖炉清空工作需要系统停炉5-7天，造成原燃料以及能介的集中较大消耗；
CGD还原竖炉是指拥有中心煤气管道的还原竖炉，进而提高还原竖炉的中心供气，虽然前人对高炉或者竖炉内部煤气分布的相关研究已广泛开展，但是CGD是一种全新的设计，关于CGD（中心供气装置），需要考虑的是，为了实现CGD（中心供气装置）正常有效果的运行，CGD（中心供气装置）中进入CGD的煤气压力与气化炉压力的差值必须要在合理压差范围内，从原理上解释就是：铁矿石在竖炉被CGD提供的高温煤气气化还原，然后通过底部的气化炉，最终形成气态铁水；进入CGD的高温煤气压力与气化炉压力的差值必须要在一个合理的范围，不然，压差过大加入量增大有可能加速竖炉料通过下料管进入气化炉；这种情况下的被CGD提供的高温煤气气化还原根本不会彻底；压差过小，会导致还原粉失效，还原也不会彻底。
因此，发明人提出一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法。
发明内容
本发明的目的在于实现控制操作CGD添加压力，进入CGD的煤气压力与气化炉压力的差值在一个合理的范围内。
为了达到上述目的，本发明提供以下基础方案：
一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，包括以下步骤：
S1：获得中心供气装置中管道的沿程摩擦阻力；
S2：获得实际尺寸下的还原竖炉的系统压力；
S3：计算还原竖炉内炉料阻损；
S4：获得还原竖炉的系统压力和炉料阻损值后，控制中心供气装置的煤气添加压力值，使得还原竖炉的总压力值与气化炉系统压力值的压差在既定范围即可。
本基础方案的原理及效果在于：
1.与现有技术相比，本方法的目的在于：通过将各种各样的影响因子总结，找到控制还原竖炉和中心供气装置中压力最简单的方法，进而实现进入CGD的煤气压力与气化炉压力的差值合理化，从而实现炉料还原更加顺利。
2.与现有技术相比，合理构造了较为简单的CGD操作控制方法，并具备一定效果，能够快速调整进入CGD的煤气压力与气化炉压力的差值，进而使得炉料还原更加顺利。
进一步，所述S1中沿程摩擦阻力取决于通入的煤气种类、煤气占比比重和煤气管道直径，计算公式为：Δp=(λ/d)*(ρ*V^2/2)，其中Δp为每米管道沿程摩擦阻力，λ为阻力系数，d为煤气管道直径，ρ为煤气占比比重，V为煤气流动速度。
进一步，在步骤S1中，需要计算煤气管道的弯头连接的连接阻损，连接阻损的影响因子包括弯头数量、管道长度、温度、实际通过流量和含尘量。
进一步，在步骤S2中，将还原竖炉的外形模型化，获得还原竖炉高度数据和炉料进入后自由落体的时间，经过计算后获得还原竖炉的系统压力。
进一步，炉料阻损的影响因子包括还原竖炉热交换损失和炉料粒度结构损失，其中，还原竖炉热交换包括煤气占比比重、炉料进入温度、炉料出去温度、炉料平均直径；炉料粒度结构的影响因子为炉料粒度结构的位置，包括竖炉围管、安全煤气管道、竖炉中心隔墙顶、过剩煤气合点和竖炉中心隔墙顶。
进一步，炉料粒度结构的影响因子还包括当时炉料粒度结构的位置的温度。
进一步，通入的煤气包括用于控制还原竖炉内部温度的冷煤气和热煤气。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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他的附图。
图1示出了本申请实施例提出的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法中沿程摩擦阻力的数据图；
图2示出了本申请实施例提出的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法中工艺管道未计算弯头连接阻损的数据图；
图3示出了本申请实施例提出的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法中还原竖炉热交换损失的数据图；
图4示出了本申请实施例提出的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法中炉料粒度结构损失的经验数据图；
图5示出了本申请实施例提出的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法中炉料粒度结构中的实际位置损失的数据图。
具体实施方式
实施例如图1、图2、图3、图4和图5所示：
一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，包括以下步骤：
S1：获得中心供气装置中管道的沿程摩擦阻力；
S2：获得实际尺寸下的还原竖炉的系统压力；
S3：计算还原竖炉内炉料阻损；
S4：获得还原竖炉的系统压力和炉料阻损值后，控制中心供气装置的煤气添加压力值，使得还原竖炉的总压力值与气化炉系统压力值的压差在既定范围即可。
如图1所示，步骤S1中沿程摩擦阻力取决于通入的煤气种类、煤气占比比重和煤气管道直径，计算公式为：Δp=(λ/d)*(ρ*V^2/2)，其中Δp为每米管道沿程摩擦阻力，λ为阻力系数，d为煤气管道直径，ρ为煤气占比比重，V为煤气流动速度。
具体的：图1为假设煤气占比比重为1.44，煤气管道直径为1.33，那么根据统计好的数据可知，Δp为28pa/m。
当获得Δp数据之后，应当考虑安装损失，即在步骤S1中，需要计算煤气管道的弯头连接的连接阻损，连接阻损的影响因子包括弯头数量、管道长度、温度、实际通过流量和含尘量。
统计好的数据如说明书附图2：
通过附图2可知，发生煤气、还原煤气1、还原煤气1和过剩煤气均为管道设置，因此具备连接阻损，通过图2所示，可以获得煤气管道的弯头连接的连接阻损，连接阻损和Δp的和为步骤S1中的沿程摩擦阻力。
步骤S2中，需要将还原竖炉的外形模型化，获得还原竖炉高度数据和炉料进入后自由落体的时间，经过计算后获得还原竖炉的系统压力。
具体的：还原竖炉的系统压力本质比较简单，其实就是各个组件之间的压力，例如洗涤塔、旋流除尘器等，利用商业计算软件ANSYS为计算平台，应用SIMPLE算法计算自由落体的时间，然后对气流速度和各个组件的压力值进行压力耦合，进而获得还原竖炉的系统压力。
在S3中，炉料阻损的影响因子包括还原竖炉热交换损失和炉料粒度结构损失，其中，还原竖炉热交换包括煤气占比比重、炉料进入温度、炉料出去温度、炉料平均直径；炉料粒度结构的影响因子为炉料粒度结构的位置，包括竖炉围管、安全煤气管道、竖炉中心隔墙顶、过剩煤气合点和竖炉中心隔墙顶。
具体的：图3所示，仍然以煤气占比比重为1.44为例，经过计算竖炉炉料每米料柱阻损~7kpa，实际生产经验每米料柱阻损每米5-10kpa。根据炉料粒度实验结论公式计算得炉料阻损范围在5-8kpa范围；
同理，炉料粒度结构的影响因子还包括当时炉料粒度结构的位置的温度。
具体的：如图4所示，料柱阻损每米5-10kpa，经过图4的计算结论得出竖炉中心导入煤气设施的两个气源点压力及进入竖炉内部导流煤气设施的压力；
将压力具体到各个位置后，获得图5，图5中，竖炉中心隔墙顶经过实际调研，不存在携尘量。
对于图4和图5的相关解释说明:竖炉螺旋隔墙顶至围管高~4m料柱，4m料柱阻损~28kpa，即通过剩煤气汇合点至竖炉中心下部螺旋隔墙顶，添加气体其出口压力需大于或等于围管煤气压力与料柱阻损之和即约：375~425kpa。（随基准工厂压力降低而降低，出气口距隔墙顶高1m，气流压力降低可降低约5~7kpa）
按照竖炉生产状态，围管以下在螺旋输送机炉料要求~800℃，不论从两个位置那个位置进行煤气流竖炉中心导入均需要进行冷煤气的添加，使入竖炉还原炉料温度在下部区域稳定在~800℃。冷煤气的添加是可以提高中心导流气体的压力，但同时必须在还原煤气入围管的位置进行增大管道阻损的措施，才能保证冷煤气添加提升压力的效果。
通过上述图1-图5所示，假设煤气占比比重为1.44保持不变，可以获得以下结论：
根据生产运行参数累计分析以及炉料阻损计算分析，控制煤气添加压力及进入CGD的煤气压力与气化炉压力的差值为20-25kPa，保证冷煤气在CGD部位的加入竖炉的量，压差过大加入量增大有可能加速竖炉料通过下料管进入气化炉。
CGD煤气添加压力低于20-25kPa，煤气穿透性降低，易出现局部高温，冷煤气分布不均匀，炉料不均匀下降会造成CGD出口的堵塞。
综合生产数据以及计算结论，控制CGD添加压差达到22kPa±3是适宜的。
换言之，本套方法只需要知道煤气占比比重，由于管道工艺已经无法改变，煤气占比比重就是控制CGD添加压力的最重要影响因子，只需要知道煤气占比比重，就可以实现控制操作控制CGD添加压力，进入CGD的煤气压力与气化炉压力的差值在一个合理的范围内。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：获得中心供气装置中管道的沿程摩擦阻力；
S2：获得实际尺寸下的还原竖炉的系统压力；
S3：计算还原竖炉内炉料阻损；
S4：获得还原竖炉的系统压力和炉料阻损值后，控制中心供气装置的煤气添加压力值，使得还原竖炉的总压力值与气化炉系统压力值的压差在既定范围即可。
2.根据权利要求1所述的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，其特征在于，所述S1中沿程摩擦阻力取决于通入的煤气种类、煤气占比比重和煤气管道直径，计算公式为：Δp=(λ/d)*(ρ*V^2/2)；其中Δp为每米管道沿程摩擦阻力，λ为阻力系数，d为煤气管道直径，ρ为煤气占比比重，V为煤气流动速度。
3.根据权利要求2所述的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，其特征在于，在步骤S1中，需要计算煤气管道的弯头连接的连接阻损，连接阻损的影响因子包括弯头数量、管道长度、温度、实际通过流量和含尘量。
4.根据权利要求1所述的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，其特征在于，在步骤S2中，将还原竖炉的外形模型化，获得还原竖炉高度数据和炉料进入后自由落体的时间，经过计算后获得还原竖炉的系统压力。
5.根据权利要求1所述的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，其特征在于，炉料阻损的影响因子包括还原竖炉热交换损失和炉料粒度结构损失，其中，还原竖炉热交换包括煤气占比比重、炉料进入温度、炉料出去温度、炉料平均直径；炉料粒度结构的影响因子为炉料粒度结构的位置，包括竖炉围管、安全煤气管道、竖炉中心隔墙顶、过剩煤气合点和竖炉中心隔墙顶。
6.根据权利要求5所述的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，其特征在于，炉料粒度结构的影响因子还包括当时炉料粒度结构的位置的温度。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种欧冶炉还原竖炉CGD（Center Gas Duct）操作控制方法，其特征在于，通入的煤气包括用于控制还原竖炉内部温度的冷煤气和热煤气。
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