本發明專利技術涉及構建了一種關于高爐配加高反應性焦炭后高爐能量利用的計算方法，其中包括了高爐熱儲備區的劃分、高爐整體間接還原度變化以及節焦量變化，為高爐使用高反應性焦炭奠定理論基礎。具體包括了高爐熱儲備區的劃分、高爐整體間接還原度變化的計算以及節焦量變化的計算。本發明專利技術的方法為定量分析高反應性焦炭對高爐工藝參數的影響提供理論和計算依據，為高爐使用高反應性焦炭奠定了理論基礎。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及構建了一種關于高爐配加高反應性焦炭后高爐能量利用的計算方法，其中包括了高爐熱儲備區的劃分、高爐整體間接還原度變化以及節焦量變化，為高爐使用高反應性焦炭奠定理論基礎。
技術介紹
采用檢索條件摘要=(高爐)AND摘要=(高反應性焦炭)；或，摘要=(高爐)AND摘要=(能量利用)；以及 abstract= (blast furnace) AND abstract= (high reactivitycoke)在國內外的數據庫進行檢索。經過仔細檢索，沒有與本申報專利相同或類似的
技術實現思路
。焦炭是高爐冶煉的主要燃料，不僅是高爐冶煉的熱量、還原劑和滲碳劑的來源，更為重要的是在高爐中起到骨架和煤氣通道的作用，因此要求高爐焦炭不僅滿足粒度的要求，同時冷、熱態強度要高。由于焦炭在高爐內發生碳素熔損反應后，其強度急劇降低，因此高爐要求焦炭的反應性要低、反應后強度要高。基于這種認識，很長一段時期高爐未能使用高反應性焦炭，入爐前篩分得到的粒度<25mm反應性較高的碎焦經破碎后被作為了燒結燃料使用，這樣無論是資源使用方面還是經濟效益方面都相當不合理。目前，國內外已有很多企業在使用小塊焦，且大部分都對高爐生產帶來了良好的效果。通過理論分析，可以得知使用易發生氣化反應的焦炭(傳統概念上的劣質焦炭)，如小粒度焦炭或高反應性焦炭，可以促進爐身部位碳的氣化反應，從而増大熱儲備區煤氣流中的CO濃度，提高還原反應速率，同時氣化反應的吸熱效應又可降低熱儲備區溫度，使得還原FeO所需的CO平衡濃度降低，如圖I所示。上述兩者共同作用的結果，將使得爐身熱儲備區中還原FeO的熱力學、動力學條件獲得明顯改善，從而使在此區域的含鐵爐料被還原出更多的金屬Fe，從而促進該區域鐵的間接還原反應的發展，使高爐整體的直接還原反應程度減小。然而以上分析僅僅局限于定性的分析，無法得知在配加高反應性焦炭后，高爐的直接還原度、間接還原度、爐身效率、燃料比的具體變化趨勢，難以確立該エ藝的理論基礎，影響了對該エ藝過程的定量解析，無法正確指導エ藝設計和生產操作。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供ー種高爐配加高反應性焦炭后能量利用的計算方法。本專利技術的技術方案如下ー種高爐配加高反應性焦炭后能量利用的計算方法，包括了高爐熱儲備區的劃分、高爐整體間接還原度變化以及節焦量變化；具體計算方法如下首先對高爐熱儲備區和高溫區進行劃分熱儲備區下邊界的煤氣溫度為1000°C，固體爐料溫度950°C，熱儲備區上邊界的煤氣溫度950°C，固體爐料溫度900°C，高溫區和熱儲備區的分界煤氣溫度為1000°C ;高溫區包括風ロ回旋區和直接還原帯；未添加高反應性焦炭吋，認為熱儲備區只發生了 FeO與CO和H2的間接還原；其次，本方法在傳統高爐物料平衡和熱平衡計算的基礎上，考慮向高爐內配加高反應性焦炭造成的影響，建立高爐配加高反應性焦炭理論計算模型；在深入分析配加高反應性焦炭后高爐內物料變化和能量變化基礎上，建立高溫區、熱儲備區聯合計算迭代模塊，在假設H2還原度不發生變化的基礎上，計算得出高爐配加高反應性焦炭后間接還原度的變化；具體的高溫區和熱儲備區聯合計算方法如下模型計算中熱儲備區CO來源主要有三方面，ー是在熱儲備區內，高反應性焦炭發生氣化反應，生成的CO ;ニ是在熱儲備區內，高反應性焦炭的氣化反應促使FeO發生直接還原，直接還原生成的CO ;三是離開下部高溫區、進入熱儲備區的CO ;這三方面的CO來源構成了熱儲備區的CO，其與熱儲備區的溫度 相結合，即可算出熱儲備區的間接還原度，從而得出高溫區直接還原度；而根據高溫區直接還原度可以求出高溫區直接還原生成的CO ;這部分CO就是熱儲備區CO的第三個來源；使這兩部分CO的量相等，然后進行循環迭代計算，即可以求出熱儲備區間接還原程度；利用熱儲備區的直接還原度即可求出整個高爐直接還原度，具體計算步驟如圖2所示最后，通過理論焦比計算模塊的引入，計算高爐節焦量變化，具體方法如下模型以實際焦比的變化與理論焦比的變化趨勢相同為基礎，因此使用高反應性焦炭后高爐的節焦量即為高爐添加高反應性焦炭前后理論焦比的變化量；其中，理論焦比的計算，通過建立高溫區熱平衡方程及高溫區碳氧平衡方程，求解出風口前燃燒耗碳量及鐵的直接還原耗碳量，從而得到理論焦比；理論焦比的主要計算公式如下高爐中碳素平衡方程KXCK=Cb.k+CdFe+Cda+Cc+CH式 I其中，K :理論焦比CK:焦炭中的含碳量Cb.k :風口前燃燒焦炭量CdFe :鐵中直接還原耗碳量Cda :娃猛憐硫還原耗碳Cc:生鐵滲碳量Ch :高反應性焦炭氣化反應耗碳高溫區熱平衡方程qcXCb.k-(3030+qK)XCdFe=Qhz「Cb.mXqc;.h 式 2其中，qc :燃燒Ikg焦炭碳素所能z提供給高溫區有效的綜合熱量qK :每千克碳素的焦炭的自身耗熱Qhzl :高溫區已知熱量消耗項qe h :風口前燃燒Ikg碳素的綜合熱量高溫區碳氧平衡方程(^^ + Vh )xCbk + —x(l + ^—)xCdF. =U-+、▲ —H 式 3 12x3.237 212 3.23716 12x3.237:風口前燃燒Ikg碳素的鼓風帶入的還原氫量Oa2 :礦石經浮士體階段所含有的氧量H2r.m :每噸生鐵的高溫區來自煤粉的還原氫量將兩個方程式2和式3聯立，組成ー個ニ元一次方程組，含有兩個未知數風口前燃燒的焦炭碳素量cb.k，鐵的直接還原消耗碳素量CdFe，聯立求解可求出它們的數值，帶入式I即可確定理論焦比。本專利技術的方法為定量分析高反應性焦炭對高爐エ藝參數的影響提供理論和計算依據，為高爐使用高反應性焦炭奠定了理論基礎。附圖說明附圖I :C0還原鐵氧化物的平衡氣相組成與溫度的關系圖。附圖2 :熱儲備區的間接還原程度計算 流程圖。附圖3 :不同高反應性焦炭反應量下高爐理論焦比、實際焦比和實際燃料比的變化圖。附圖4 :不同高反應性焦炭反應量下高爐節焦量的變化圖。附圖5 :不同高反應性焦炭反應量下高爐還原度的變化圖。具體實施例方式不同高反應性焦炭反應量下高爐能量利用指標的變化以國內某高爐ー個月實績生產數據為基礎，首先進行物料及熱平衡計算，并建立基礎模型，并通過某高爐實際生產數據對所建立的模型進行檢驗，然后在此模型基礎上進一歩建立配加高反應性焦炭的高爐煉鐵革新エ藝計算模型。如圖2所示，當計算得到的高溫區生成的CO (V 2)與下部高溫區進入的CO (V1)絕對差值大于0.01吋，則將計算得到的V2返回并替代原來的V1繼續進行計算，如此循環，至計算結果V2與V1絕對差值小于等于0.01時則跳出循環，輸出高溫區進入的CO量，并以此計算熱儲備區間接還原程度。利用熱儲備區的直接還原度即可求出整個高爐直接還原度。隨后，通過計算得知不同反應性焦炭反應量下理論焦比的變化，并在認為實際焦比的變化與理論焦比的變化趨勢相同基礎上，求出實際焦比的變化，最終得出燃料比的變化。計算結果如圖3—圖5所示。如圖3所示，為不同高反應性焦炭反應量下高爐理論焦比、實際焦比和實際燃料比的變化。隨著高反應性焦炭反應量的増加，理論焦比逐漸降低，則節焦量増大。如圖4所示,為不同高反應性焦炭反應量下高爐節焦量的變化。高爐配加高反應性焦炭，設定高反應性焦炭的反應量由Okg/t本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高爐配加高反應性焦炭后能量利用的計算方法，包括了高爐熱儲備區的劃分、高爐整體間接還原度變化的計算以及節焦量變化的計算；具體方法如下：首先對高爐熱儲備區和高溫區進行劃分：熱儲備區下邊界的煤氣溫度為1000℃，固體爐料溫度950℃，熱儲備區上邊界的煤氣溫度950℃，固體爐料溫度900℃，高溫區和熱儲備區的分界煤氣溫度為1000℃；高溫區包括風口回旋區和直接還原帶；未添加高反應性焦炭時，認為熱儲備區只發生了FeO與CO和H2的間接還原；其次，本方法建立高溫區、熱儲備區聯合計算迭代模塊，在假設H2還原度不發生變化的基礎上，計算得出高爐配加高反應性焦炭后間接還原度的變化；具體的高溫區和熱儲備區聯合計算方法如下：模型計算中熱儲備區CO來源主要有三方面，一是在熱儲備區內，高反應性焦炭發生氣化反應，生成的CO；二是在熱儲備區內，高反應性焦炭的氣化反應促使FeO發生直接還原，直接還原生成的CO；三是離開下部高溫區、進入熱儲備區的CO；這三方面的CO來源構成了熱儲備區的CO，其與熱儲備區的溫度相結合，即可算出熱儲備區的間接還原度，從而得出高溫區直接還原度；而根據高溫區直接還原度可以求出高溫區直接還原生成的CO；這部分CO就是熱儲備區CO的第三個來源；使這兩部分CO的量相等，然后進行循環迭代計算，即可以求出熱儲備區間接還原程度；利用熱儲備區的直接還原度即可求出整個高爐直接還原度；最后，通過理論焦比計算模塊的引入，計算高爐節焦量變化，具 體方法如下：模型以實際焦比的變化與理論焦比的變化趨勢相同為基礎，因此使用高反應性焦炭后高爐的節焦量即為高爐添加高反應性焦炭前后理論焦比的變化量；其中，理論焦比的計算，通過建立高溫區熱平衡方程及高溫區碳氧平衡方程，求解出風口前燃燒耗碳量及鐵的直接還原耗碳量，從而得到理論焦比；理論焦比的主要計算公式如下：高爐中碳素平衡方程：K×CK=Cb.k+CdFe+Cda+CC+CH????式1其中，K：理論焦比CK：焦炭中的含碳量Cb.k：風口前燃燒焦炭量CdFe：鐵中直接還原耗碳量Cda：硅錳磷硫還原耗碳CC：生鐵滲碳量CH：高反應性焦炭氣化反應耗碳高溫區熱平衡方程：qc×Cb.k?(3030+qK)×CdFe=Qhz1?Cb.m×qc.h??式2其中，qc：燃燒1kg焦炭碳素所能z提供給高溫區有效的綜合熱量qK：每千克碳素的焦炭的自身耗熱Qhz1：高溫區已知熱量消耗項qc.h：風口前燃燒1kg碳素的綜合熱量高溫區碳氧平衡方程：(112×3.237+VH2′)×Cb.k+112×(1+13.237)×CdFe=OA216-Cb.m+Cda12×3.237-H2r.m式3風口前燃燒1kg碳素的鼓風帶入的還原氫量OA2：礦石經浮士體階段所含有的氧量H2r.m：每噸生鐵的高溫區來自煤粉的還原氫量將兩個方程式2和式3聯立，組成一個二元一次方程組，含有兩個未知數：風口前燃燒的焦炭碳素量Cb.k，鐵的直接還原消耗碳素量CdFe，聯立求解可求出它們的數值，帶入式1即可確定理論焦比。FDA00002319486100022.jpg...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳勝利，張麗華，庹必陽，武建龍，孫穎，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：發明
國別省市：
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