喷吹天然气条件下高炉主要工艺参数的研究

摘要：随着高炉喷吹天然气技术的应用推广,需要对天然气在高炉内的热力学行为及其操作参数的变化进行研究。利用热力学第二定律,分析了喷吹天然气在高炉内的热力学还原行为。并以物料平衡和热量平衡模型为基础,探讨了鼓风富氧、鼓风温度、鼓风湿度等工艺参量对喷吹天然气后高炉炉腹煤气量和风口回旋区理论燃烧温度的影响及其变化。利用高炉操作参数对炉腹煤气量和理论燃烧温度影响结果进行线性回归,实现定量分析各因素之间的动态耦合效果。研究结果表明：天然气首先在高温下吸热裂解成CO和H2,有助于提高煤气中CO和H2的体积分数和还原势,促进间接还原反应的进行。高炉喷吹天然气导致炉腹煤气量快速升高,理论燃烧温度快速降低。鼓风湿度的变化对炉腹煤气量和理论燃烧温度影响很大,富氧率其次。而风温变化潜力有限,对炉腹煤气量和理论燃烧温度影响相对较小。     

全氧高炉风口喷吹烧结烟气的冶炼特征

摘要：建立了高炉或氧气高炉喷吹烧结烟气的数学模型,实现对烧结烟气利用与处理的目的。模拟结果显示：当烧结烟气喷吹温度为1250℃,全氧高炉的炉缸与炉身处各循环200m3/t炉顶煤气时,烧结烟气喷吹量每增加100m3/t,高炉理论燃烧温度降低约134℃,直接还原度增大0.02。随着烧结烟气喷吹量的增加,煤比逐渐增大,炉顶煤气中氮气含量逐渐增大,SO2浓度逐渐降低。当烧结烟气喷吹量达到894m3/t时,炉顶煤气中的SO2质量浓度为214.28mg/m3,与普通高炉相比,降低约1.48mg/m3;氮氧化物质量浓度为45.42mg/m3,低于普通高炉约6.36mg/m3。     

高炉喷吹不同比例混合煤的效果研究

将炼铁厂高炉喷吹所使用的无烟煤、烟煤、褐煤以不同配比制取混合煤样,对其着火点、可磨性以及燃烧性能进行研究.实验结果表明:每加入5％褐煤后会降低混合煤样的着火点4℃左右;在烟煤、无烟煤混合的煤样中加入15％褐煤会使可磨性指数加权值减少7,但实际值降低了 14.加入褐煤后,2种配煤方案中煤粉燃烧性能的主要影响为降低着火温度...     

烧结烟气脱硫脱硝活性炭粉用于高炉喷吹可行性

摘要：为了寻找新的高炉可喷吹物代替价格昂贵的无烟煤,将不同配比的烟煤与烧结烟气脱硫脱硝过程产生的活性炭粉进行混合。通过测量不同配比混煤的爆炸性和着火点,以评价其安全性,利用热重分析仪分析其燃烧性。结果表明,活性炭粉可以代替部分无烟煤进行高炉喷吹,此外,烟煤具有强爆炸性,而活性炭粉没有爆炸性,二者混合物中,当活性炭粉质量分数大于40%时没有爆炸性。烟煤的燃烧性优于活性炭粉,二者混合后会发生反协同效应,混煤燃烧性能相较于单煤变差,且混煤燃烧性能随着活性炭粉比例的增加而变差。     

高炉富氧喷吹还原性气体工艺分析

为降低高炉炼铁中固体碳耗、高效利用冶金高温副产煤气,提出高炉富氧喷吹还原性气体工艺流程,建立基于物料平衡与热平衡的高炉数学模型,并修正了理论燃烧温度计算公式.应用该模型分别对传统高炉、炉缸富氧喷吹还原性气体以及炉身喷吹循环煤气的炼铁流程进行技术参数分析.结果表明,炉缸富氧喷吹还原性气体以及炉身喷吹循环煤气的炼铁流程中,...     

最大炉腹煤气量与最大鼓风量的确定

从设计高炉出发,基于液泛现象和流态化现象的临界条件确定最大炉腹煤气量,用高炉炉腹煤气量指数验证计算的合理性,而最大炉腹煤气量对应于最大鼓风量。在本设计高炉冶炼条件下,为避免流态化现象和液泛现象的发生,冶炼1t生铁所允许的最大炉腹煤气量为1 444.59m3,最大鼓风量为1 107.64m3。     

兰炭作为酒钢高炉喷吹用煤的可行性分析

通过兰炭和酒钢高炉喷吹用煤的工业分析和燃烧性能对比分析,采用新疆兰炭作为高炉喷吹原料是可行的。     

氧气高炉喷吹焦炉煤气数学模型

 为降低氧气高炉炼铁流程中循环煤气脱除CO2及煤气预热成本,提出了氧气高炉喷吹焦炉煤气炼铁流程,并建立了新流程能质平衡数学模型,应用该模型分别对传统高炉、传统高炉喷吹焦炉煤气、氧气高炉（鼓风氧体积分数为30%、40%、50%、100%）喷吹焦炉煤气炼铁流程主要技术参数进行计算并对比。结果表明,传统高炉喷吹少量焦炉煤气（30 m3/t）可降低燃料比13 kg/t,焦炉煤气置换焦炭的置换比为0.433 kg/m3,但是对其他参数影响不大。氧气高炉喷吹焦炉煤气流程随着富氧率提高,炉内还原势提高,CO和氢利用率下降,炉内存在还原剂表观过剩,非全氧鼓风条件下炉内没有发生氮气富集。新流程外供煤气总热值为3 000 MJ/t左右,与传统高炉相比变化不大,对现有钢铁联合企业煤气供需平衡影响较小。全氧高炉喷吹焦炉煤气炼铁流程相较于目前的高炉炼铁流程可节焦43%,增煤33%,总燃料比降低20%。     

高炉炼铁数据离群筛选办法

针对高炉炼铁过程中的数据离群问题,首先根据数据的不同特点对数据类型进行划分,选定针对性数据离群筛选办法,利用河北某钢铁企业的数据样本结合数据的实际状况进行分析,采用全局结合局部多层次的改进型箱线图离群筛选办法,对时序类数据进行筛选;采用以差值、目标参数强关联性数据为条件对K-means算法进行优化,对关联性数据的离群值...     

高炉喷吹焦炉煤气技术的研究进展

综述了国外高炉风口喷吹焦炉煤气(COG)技术的研究进展,包括瑞典律勒欧使用风口理论模型模拟高炉风口喷吹焦炉煤气,奥钢联林茨厂和维也纳大学联合对高炉风口采用单、双枪喷吹焦炉煤气的模拟研究,以及喷吹焦炉煤气时在炉子下部形成CO和H2的还原能力分析。介绍了日本高炉炉身喷吹焦炉煤气的基础研究。也介绍了喷吹焦炉煤气的工业高炉及相关结果,其经验可供钢铁企业鉴借。     

Mathematical simulation and experimental study on coke oven gas injection aimed to low carbon blast furnace ironmaking

Coke oven gas (COG) tuyere injection is recognised as one of effective measures to achieve low carbon blast furnace ironmaking. In this paper, simulation of blast furnace operation with COG injection was investigated by means of multi-fluid blast furnace model, and the softening-melting and dripping behaviours of mixed burden were studied on basis of simulation results. The model simulation shows that, with COG injection rate increasing, the concentration of inner-furnace hydrogen is enhanced obviously. Cohesive zone moves downwards and becomes thinner. The column permeability gets better. Hot metal productivity increases and CO₂ emission reduces. Compared with conventional operation without COG injection, when COG injection rate is 152.34?Nm³/tHM, column pressure drop is decreased by 31.5% and hot metal productivity is increased by 26.36% and CO₂ emission is decreased by 17.54%. Therefore, the simulation and experimental results reveal that it is achievable to improve blast furnace operation performance, such as hydrogen-enriched reduction, better column permeability, high efficiency, low carbon emission and so on.     

高炉煤气净化提质利用技术现状及未来发展趋势

摘要：高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的重要二次能源,随着环保要求的日益严苛和相关资源化利用技术的进步,高炉煤气的利用方式也不断发生变化。从高炉煤气的副产与利用现状出发,详细分析了煤气中的各种有害气体的来源与产生途径,梳理比较了高炉煤气精脱硫与除酸工艺技术路线,总结了高炉煤气CO2捕获封存与利用的技术发展方向以及高炉煤气分离提纯CO作为化工生产原料的技术现状与发展趋势。结合分析结果,提出了高炉煤气多种有害成分协同治理,分离提取有价成分作为化工生产原料是符合中国能源结构和工业现状的发展道路。     

高炉能耗现状及降耗技术展望

摘要：近年来,为贯彻落实国家“双碳”战略目标,针对冶金等重点行业,提出了严格的能效约束以推动节能降碳。目前,在以长流程为主的钢铁生产过程中,如何降低高炉炼铁工序能耗,以实现钢铁企业节能降耗仍是亟待解决的问题。首先介绍了高炉炼铁工序的能耗现状以及计算标准,并基于工业代谢的用能分析,详细阐述了高炉工序主要的节能降耗手段。最后,对高炉工序节能新技术做了相关的展望,以期为冶金行业节能降耗提供建议性方向。     

基于T-S模型的高炉喷煤协同优化控制策略研究

高炉炼铁过程通过增煤减焦实现节能减排目标,针对人工操作模式存在主观性、粗糙性和滞后性难以实现增煤减焦的问题,采用上下协同优化控制方法,一方面通过上部提前匹配减焦方式维持高温区热平衡,另一方面通过富氧鼓风保证下部喷入煤粉的高消化率,使煤粉在风口回旋区充分燃烧.进而从控制角度解析描述增煤减焦过程,将铁水温度的稳定控制问题转...     

首钢高炉送风制度的基础研究

随着首钢高炉技术经济指标的提升,原用的送风制度经验公式已不适应于目前的冶炼条件。结合首钢高炉冶炼现状,对送风制度方面的高炉入炉风量、实际风速、鼓风动能及炉缸煤气量、理论燃烧温度、理论实际煤气流速、透气阻力系数等计算公式进行了重新量化,提出了简化算式,由此也深化了目前冶炼条件下对高炉送风制度现状的认识。     

氧气高炉含铁炉料软熔特性研究

摘要：以烧结矿、球团矿及其混矿为研究对象,利用荷重软化滴落设备,分别探索了氧气高炉和传统高炉条件下烧结矿、球团矿、混合矿软熔特性。研究发现,与传统高炉气氛相比,在氧气高炉气氛下烧结矿、球团矿、混矿软化开始温度降低,软化结束温度升高,烧结矿滴落温度降低,球团矿与混矿滴落温度升高,并且熔滴区间减小甚至消失。通过对软熔过程相关数据分析,发现在氧气高炉气氛下混矿有一定的交互作用,提高了炉料透气性。     

高炉氧煤喷吹单独供氧与综合强化燃烧的研究

研究表明，高炉氧煤喷吹及强化煤粉燃烧利用逆向，交叉射流供氧的方法比一般富氧鼓风效果要好，高炉富氧率为４％时，可增加煤粉燃烧率５％～８％。催化一单独供氧综合强化燃烧是提高煤粉燃烧率的更有效方法。     

Study on softening melting characteristics of iron bearing material in oxygen blast furnace

The softening melting characteristics of sinter, pellet and mixed ore in oxygen blast furnace and traditional blast furnace were studied by using load softening and dropping equipment. It is found that, compared with the traditional blast furnace under the softening starting temperature of sinter, pellet, and their mixture decreases, the softening ending temperature increases in oxygen blast furnace atmosphere. Under the condition of oxygen blast furnace, the dropping temperature of sinter decreases, the dropping temperature of pellets and their mixture increases, and dropping zone becomes narrow and even disappears. Through the analysis of the data of the soft melting process, it is found that the mixed ore has a certain interaction effect in the oxygen blast furnace atmosphere, which improves the gas permeability of the charge.     

基于参数优化SVR方法预测高炉煤气利用率

高炉煤气利用率是反映高炉能耗的重要指标,其预测控制对炼铁过程的节能降耗具有重要意义.利用某高炉在线采集的数据对煤气流温度分布和高炉煤气利用率的关系进行研究.首先,对高炉煤气利用率数据和能够实时反映煤气流分布的炉喉十字测温数据中的缺失值进行多重插补填充,并利用分位点计算煤气流分布的经验分布函数,得到测温数据的小时分布概率...     

氧气高炉炉身喷吹煤气在炉内的分布

通过二维冷态物理模型对氧气高炉炉身喷吹煤气在炉内分布进行了实验研究,分别研究了炉身煤气总量、辅助风口直径以及炉身喷吹煤气量与炉身煤气总量之比对炉身喷吹煤气在炉内分布的影响.结果表明,炉身喷吹煤气量与炉身煤气总量之比对炉身喷吹煤气在炉身分布起决定性作用,而炉身煤气总量和辅助风口直径的影响较小.同时,在炉身煤气上升过程中涡流扩散效应的影响也较小.通过对根据实验数据绘制的炉身等浓度分布图进行研究发现,炉身煤气分布主要分为两个不同的区域,一个是炉身喷吹煤气主流区,另一个是从高炉下部产生的上升煤气主流区.在炉身等浓度分布图的基础上通过回归分析的方法推导出炉身喷吹水平喷吹煤气的渗透公式.此外,辅助风口被安装在炉身下部有利于铁矿石在炉身的间接还原.