一种高炉工况下钢铁冶金产量测算方法与流程

本发明属于钢铁冶金产量测算技术领域，特别涉及一种高炉工况下钢铁冶金产量测算方法。

背景技术

高炉产量是高炉运行状态的重要评价依据之一，产量水平的高低反应了高炉状态的好坏，同时，高炉产量还是高炉操作的一种判断手段，如喷吹煤粉的使用量，而高炉风氧量与产量的匹配性更是判断高炉气流是否正常的主要手段之一，在高炉生产组织等方面也有积极的作用。

目前工况下高炉产量的测算主要是依据焦炭的燃烧率来确定，该燃烧率设定了一个范围，一般在0.7～0.75，同时在喷吹煤粉时，将煤粉的燃烧率设定为80％，使用高炉入炉总氧量除以相同时间内入炉的焦炭和煤粉的总碳量来测算高炉的产量。

而实际生产中，在风口前煤粉并不一直是80％的燃烧，焦炭自加入高炉后至风口前端的剩余比例也不是一个固定数值，而是与高炉煤气利用率有直接的关系，高炉煤气利用率越高，直接还原增加，间接还原减少，剩余焦炭比例越高。

在实际生产中传统的测算方法使用性和准确性并不好，不能准确反映出不同工况下的真实产量水平，无法给高炉炉况判断、操作、生产组织提供准确的依据。如何准确反映高炉工况下的产量成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的不足，解决准确测算高炉工况下钢铁冶金的产量的技术问题，本发明提供一种高炉工况下钢铁冶金产量测算方法。

本发明的设计构思：吨铁碳量由入炉燃料比确定，这些碳的消耗主要途径为：随煤气流进入除尘灰中、渗碳反应消耗(进入生铁)、碳的熔损反应消耗和直接还原消耗、在风口前燃烧四种情况组成，高炉入炉的氧量是可以通过仪表直接得到的，而入炉总氧量最终由在风口前燃烧的碳量消耗。本发明是通过先确定入炉吨铁总碳量，由高炉煤气利用率得出吨铁碳的熔损反应消耗和直接还原消耗碳量，确定吨铁在风口前燃烧的总碳量和所需氧量后，由入炉总氧量和燃烧耗碳所需氧量得到工况下高炉产量的一种方法；

利用高炉入炉风、氧、加湿、消耗的焦炭和煤粉等参数，依据高炉内的铁、硅、锰等主要元素的还原原理，高炉实际冶炼条件下，测算不同高炉工况下的高炉产量，用于在高炉生产组织、高炉运行状态评判等工作中，并能在高炉燃料结构及炉况发生重大变化时，指导高炉操作。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种高炉工况下钢铁冶金产量测算方法，包括以下步骤：

a、向高炉内添加固体或粉末原料：铁矿石、焦炭和煤粉，向高炉中吹入气体原料：自然风、氧气和水蒸气，并确定吹入高炉内水蒸气的蒸汽量，单位为吨/小时；所述固体或粉末原料在高炉中燃烧并与气体原料充分混合后获得高炉煤气，实时采集生产过程中高炉内的风量、氧量、湿度以及高炉煤气利用率；

b、确定生成铁水成分和除尘灰分成分，由入炉吨铁所加入的焦炭和煤粉的质量，及焦炭和煤粉的固定碳质量百分含量，确定入炉吨铁中的总碳量；由吨铁生成的除尘灰量和灰分中含碳量，确定每生产一吨铁进入除尘灰中的碳量；由铁水成分中的含碳量确定每生产一吨铁进入铁水的含碳量；

c、根据操作线实际生产情况，确定不同高炉煤气利用率对应不同的直接还原和熔损反映耗碳量，其中高炉煤气利用率范围25％～55％，对应吨铁直接还原和熔损反应耗碳量为126～112公斤，不同煤气利用率对应直接还原和熔损反应耗碳量具体参数见下表1；

表1不同煤气利用率对应直接还原和熔损反应耗碳量

d、高炉工况下吨铁风口前燃烧碳量由吨铁入炉总碳量减去吨铁进入除尘灰中的碳量、吨铁进入铁水碳量、吨铁直接还原和熔损反应耗碳量，确定吨铁由风氧量消耗碳量；

e、由吨铁风氧消耗碳量乘以系数0.933得到吨铁消耗的氧量；

f、由入炉自然风、氧气和水蒸气确定单位时间内入炉总氧量，再由单位时间内入炉总氧量除以吨铁消耗的氧量最终确定该工况下高炉产量。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

1)、准确反应不同工况下高炉内的产量，指导高炉操作。

2)、为不同工况下高炉生产组织提供了依据。

3)、在炉况波动，入炉燃料结构、燃料比和煤气利用率发生较大变化时，为高炉恢复操作提供依据，减少操作失误，加快恢复节奏。

附图说明

图1为本发设计构思流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

有三种不同工况条件：其中工况一和工况二均为带喷煤冶炼，焦炭燃烧率取值70％，煤粉燃烧率为80％，工况三为全焦冶炼，焦炭燃烧率取75％，三种工况为高炉三个不同生产时期的状况。下述具体实施例中，将吨铁加入高炉的焦炭质量简称作焦比，将吨铁加入高炉的煤粉的质量简称作煤比。

基准实施例

本实施例为基准实施例，即目前通常采用的传统测算方法：依据焦炭和煤粉的燃烧率来确定高炉工况下产量的方法，高炉的产量测算结果如下表2。

表2：基准实施例的测算结果

下面介绍本发明的实施例，主要是基于本发明的测算获得的高炉产量。

实施例一

实施例一中使用的测算方法为本发明的测算方法，设计思路如图1所示，一种高炉工况下钢铁冶金产量测算方法，包括以下步骤：

a、向高炉内添加固体或粉末原料：铁矿石、焦炭和煤粉，向高炉中吹入气体原料：自然风、氧气和水蒸气，并确定吹入高炉内水蒸气的蒸汽量，单位为吨/小时；所述固体或粉末原料在高炉中燃烧并与气体原料充分混合后获得高炉煤气，实时采集生产过程中高炉内含氧量、湿度以及高炉煤气利用率；

b、确定生成铁水成分和除尘灰分成分，由入炉吨铁所加入的焦炭和煤粉的质量，及焦炭和煤粉的固定碳质量百分含量，确定入炉吨铁中的总碳量；由吨铁生成的除尘灰量和灰分中含碳量，确定每生产一吨铁进入除尘灰中的碳量；由铁水成分中的含碳量确定每生产一吨铁进入铁水的含碳量

c、根据操作线实际生产情况，确定不同高炉煤气利用率对应不同的直接还原和熔损反映耗碳量，其中高炉煤气利用率范围25％～55％，对应吨铁直接还原和熔损反应耗碳量为126～112公斤，不同煤气利用率对应直接还原和熔损反应耗碳量具体参数见下表；

不同煤气利用率对应直接还原和熔损反应耗碳量

d、高炉工况下吨铁风口前燃烧碳量由吨铁入炉总碳量减去吨铁进入除尘灰中的碳量、吨铁进入铁水碳量、吨铁直接还原和熔损反应耗碳量，确定吨铁由风氧量消耗碳量；

e、由吨铁风氧消耗碳量乘以系数0.933得到吨铁消耗的氧量；

f、由入炉自然风、氧气和水蒸气确定单位时间内入炉总氧量，再由单位时间内入炉总氧量除以吨铁消耗的氧量最终确定该工况下高炉产量。

由上述方法计算出高炉工况下的产量，并与基准实施案例中的传统测算方法测算出的高炉产量进行比较。本实施例一中高炉的产量具体结果见表3。

表3实施例一测算结果

实施例一通过与传统的产测算方法进行对比，传统测量结果偏差最大21％，而本发明计算结果偏差为1％左右。

实施例二

实施例二中使用的测算方法与实施例一中记载的方法相同，三种工况为高炉三个不同生产时期的状况，设计思路如图1所示，计算出高炉工况下的产量，本实施例二中高炉的产量具体结果见表4。

表4实施例二的实际生产结果

将基准实施例、实施例一以及实施例二的结果进行对比，对比结果见表5。

表5基准实施例、实施例一以及实施例测算结果对比表

通过结果对比可以看出，传统高炉产量测算的方法无法准确计算在高炉各种工况下的产量，而本发明测算出的工况下的产量与高炉各种工况下的实际产量变化趋势一致，结果接近，与传统测算产量的方法相比更具有代表性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。