大型高炉炉料间接还原率及其确定喷吹煤量的计算方法技术

本发明专利技术涉及大型高炉炉料间接还原率的计算方法，通过分析不同有效炉容大型高炉，在不同运行参数条件下，从而得出炉内炉料间接还原率，可实现分析出不同有效炉容高炉运行过程中喷吹煤量控制水平，从而实现高炉低耗高效化冶炼。炼。

【技术实现步骤摘要】
大型高炉炉料间接还原率及其确定喷吹煤量的计算方法


[0001]本专利技术涉及钢铁工业中炼铁
，特别涉及大型高炉炉料间接还原率及其确定喷吹煤量的计算方法。

技术介绍

[0002]现代黑色金属冶炼工艺中，高炉作为炼铁生产过程中的主体设备，具有热效率高、原料适应性强、加工制造成本低，易于维护、操作简便等诸多优点，虽经历百年以上社会发展，但其在今天的生铁加工制造领域中，仍然还占据着最为主要位置，即表现为现今炼钢工艺所用铁水中，90％以上仍然由高炉生产所供给，因此从这个方面来看，高炉生产对于炼铁工艺的重要性是不言而喻的。而对于炼铁工艺来讲，高炉日常生产的核心所在，可以用“稳定、低耗、高效、长寿”几个字来概括形容，即也只有做到如上几点，才可以实现生铁加工制造过程的最优化，也才最能体现高炉生产的优势所在。从高炉炉料自身冶炼特点来看，炉内所进行的主要冶炼进程，就是通过炉内的还原性物质，如焦炭以及CO等物质，参与炉料的还原反应，夺取其中的氧等元素，从而实现生铁的冶炼生产。但此种冶炼形式下，也带来一个问题，就是由入炉焦炭中的碳来直接还原炉料，即所认为的直接还原反应；再有就是有鼓入热风后，与煤粉和焦炭发生反应后，所产生的CO、H2气体，即由CO等气体还原炉料所产生的间接还原反应，就是两类反应所占炉料还原份额的问题。而现实生产来看，由于煤气具有较好的流动性，其反应进程也是优先于焦炭进行，故此，从改善炉内冶炼效果来看，还是希望炉内间接还原反应比例多一些，其好处首先是，在采用大喷吹煤粉技术后，可以起到增加煤粉喷吹量，从而降低燃料消耗成本的效果，其次是气体反应可以改善炉内还原反应速率，改善高炉操作进程，提升高炉日常冶炼效率。鉴于间接还原比例适当增加，会有利于炉内冶炼进程，改善还原效果。为此，就需要了解不同有效炉容下，不同原燃料和运行条件下的炉内间接还原比例与直接还原比例情况，并以此作为技术分析依据，分析出不同有效炉容高炉运行过程中的改进之处，如喷吹煤量控制水平，入炉焦炭消耗数量等等，从而实现高炉高效化冶炼。
[0003]日常生产中，炉内炉料冶炼进程的优劣对于高炉获得何种指标是至关重要的，这也是众多冶金工作者的共识所在。因此无论是钢铁企业，还是外部院校研究机构，都对此十分重视，也纷纷采取措施，并从不同角度，来优化高炉日常生产，如通过改进原燃料质量、炉体装备水平、改善外部辅助运行条件等不同举措，来改善高炉冶炼进程，提升高炉自身冶炼效率，从而实现低耗、高效化生产。在这里需要说明的是，随着装备手段、自控水平、监控技术等进步，今天高炉的冶炼特点，较过去有了较大的区别，显著不同之一的就是喷吹煤量大幅度提升、燃料消耗数量有较大程度降低，这也是高炉经济性的优势所在，与此同时，随着喷吹煤粉数量的增加、入炉焦炭数量的减少，也带来了炉内的冶炼进程较过去有较大变化，如炉料的直接还原比例和间接还原比例情况较过去发生很大变化。现实来看，作为大型黑箱操作体容器的高炉，在炉内冶炼进程中，气、固、液三相共存，物理和化学反应过程及其复杂，因此，在这种复杂条件下，如何确定出不同运行条件下的炉内间接还原与直接还原比
例，是困恼冶金工作者的一个难题之一。鉴于了解炉内还原反应进程的重要性，还是需要对此进行必要分析，以此作为指导高炉操作的依据，如喷吹煤量与燃料消耗的确定。大部分企业，针对此类问题的判断，还是离不开如下几种方法措施，一是传统经验法，就是依据燃料消耗数量及结构种类，并结合高炉实际运行状态，人为的进行间接还原与直接还原比例判定；再有还有就是采用实验室和中试设备进行试验分析，依托实验室下可视化结果和所收集到的数据等等，来分析不同炉料在炉内的反应进程，以此来分析间接还原比例和直接还原比例。还有就是采用数值模拟技术，通过输入部分参数，并结合计算机仿真模拟，进行此类问题的解决，这目前也是比较新颖和前沿的技术方向之一。但这里还是需要指出的是，无论是采取何种判断方法作为炉内反应进行的依据，现实来看，都还是有其不完善之处的，如准确性、及时性以及实用差等缺点，因此，还是需要在炉内复杂的反应进程下，寻找出一种可靠且可实施的方法，分析出间接还原与直接还原所占比例，来真实掌握炉内炉料运行状态，从而找出高炉炉况需要改进之处，借此来实现高炉高效化冶炼。对于现炼炼铁工艺来说，实现炉内炉料较好的还原效果，是高炉冶炼工作者的第一要务，为此，就需要获得炉内适宜的间接还原比例和直接还原比例，从而才能实现低燃料消耗下的高效冶炼。因此也就需要找出一种可实施的方法，来分析出炉内炉料间接和直接还原所占份额，而面对这个问题，不少国内外冶金企业和相关院校研究机构，也纷纷开展此方面工作，力图从不同角度来做到改善高炉运行状态，如通过采取外部措施，来改善炉内间接还原效果的技术(见中国环利“强化高炉间接还原的方法及其专用气的制造方法”专利申请号：CN101818218A，“一种强化高炉间接还原的方法及其专用气的制造方法”专利申请号：CN101812555A，“处理金属矿石的方法和金属生产用的高炉”专利申请号：CN105793442B，“一种高炉配加高反应性焦炭后能量利用”专利申请号：CN102952910B等等)，此类技术创造，是依托不同的炉外或者炉内增加还原气体等措施，来实现炉料间接还原比例的增加，从而提高高炉的间接还原段的还原度，与此同时，还可提升炉料还原速率，最终可实现提高高炉产能、降低燃料消耗的目的。通过实施这些技术手段及措施，无论是从理论上，还是实际应用中，是可以实现炉内还原比例增加的，可以说对高炉生产是有一定益处的，但在这里需要指出的是，此类专利技术创造，仅仅给出增加还原比例的方法，但对于如何确定炉内还原比例份额，并未提及，即使有所论述，也仅仅是定性的给出，无法定量的给出。还有就是一些计算性方法之类的新颖技术(见中国专利“高反应性焦炭下高炉直接还原度及煤气利用率的计算方法”专利申请号：CN102876823A，“一种高炉CO利用率影响因素分析方法及系统”专利申请号：CN108009343A，“一种高炉冶炼水平分析系统”专利申请号：CN104313213B，“一种预测高炉煤气利用率的方法”专利申请号：CN102703627B等等)，此类计算方法，是针对冶炼工艺遇到的不同问题，通过各种检测和所监测到的数据，采取的计算性解决方案，这类计算对于找寻冶炼过程中存在的问题，是具有重要意义，也是最具有实施可能性的技术，但这里也需要明确的是，直到本专利技术创造之前，还是未能够查询到与高炉炉内炉料间接还原有关的计算性方法。再有就是就是一些通过其它改善炉内运行状态的冶金技术(见中国专利“大型高炉分粒级矿焦混合装料方法”专利申请号：CN105803142B，“使还原过程的设计和操作最佳化的方法专利申请号：CN1318610C，“一种高炉喷吹工艺”专利申请号：CN102643937A，“一种高炉全球团冶炼工艺”专利申请号：CN106119449B，“一种高炉冶炼炉料及高炉冶炼方法”专利申请号：CN107586903A，“一种合理使用多粒级烧结矿的高炉布料调节方法”专利申请号：
CN110331244等等)，此类专利技术创造的实施，通过采取优化工艺设计，改进原燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大型高炉炉料间接还原率的计算方法，其特征在于，按公式(1)计算炉内炉料间接还原率：公式中符号：IRR为炉内炉料间接还原率，％；TFe为入炉原料中铁元素质量百分含量，％；PCI为高炉喷吹煤比，kg/t；C
C
为喷吹混合煤粉固定碳含量，％；C
V
为喷吹混合煤粉中挥发分含量，％；R
H2O
为鼓入热风含水率，％；R
O2
为鼓入热风富氧率，％；R
COKE
为高炉入炉焦比，kg/t；K
C
为入炉焦炭固定碳含量，％；K
V
为入炉焦炭挥发分含量，％；m1为系数，取值为0.31；m2为系数，取值为0.42；m3为系数，取值为4.75；m4为系数，取值为0.37；m5为系数，取值为0.15；α1为量纲修正系数，取值为0.92，t/kg；α2为量纲修正系数，取值为1.25，t/kg；所述的大型高炉有效炉容范围为2000m3～6000m3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立国，刘宝奎，张伟，王亮，任伟，韩子文，李金莲，谢明辉，朱建伟，李仲，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：