基于数据驱动的高炉煤气复合预测模型

对钢铁企业高炉煤气系统科学准确的预测,可以为煤气的合理调度提供依据,对企业提高能源利用效率、减少煤气放散和环境污染有着非常重要的意义。针对钢铁企业高炉煤气系统设备工况复杂、煤气量波动频繁、难以准确预测的问题,依据小波分析方法、BP神经网络、最小二乘支持向量机的性质建立了基于数据驱动的高炉煤气的复合预测模型。该模型综合考虑高炉煤气系统生产计划和检修计划,对高炉煤气系统的产耗用户在不同工况下分别建立训练数据集,利用多组模型参数预测高炉煤气产生量、消耗量和缓冲量。利用某大型钢铁企业实际数据进行测试,该模型能够结合设备的实际生产工况变化,实现煤气的准确预测。结果表明,该模型平均绝对百分比误差小于4.95%,对变工况煤气系统有较好的预测效果。     

Combustion of coke and natural gas in blast furnaces with hybrid blast

The interrelated redox processes in the high-temperature lower region of a blast furnace with a hybrid blast are analyzed. Particular attention is paid to the gas composition, the thermal effects of the reactions, and the motion of solids, liquids, and gases in the hearth’s tuyere region. The rate of moisture formation from the injected natural gas and also its decomposition rate in the lower part of the furnace are studied. The composition of elementary oxygen in coke combustion is determined as a function of the degree of oxygen enrichment of the blast.     

氧气高炉喷吹气化炉重整煤气工艺的?分析

为降低氧气高炉炼铁工艺流程中循环煤气分离和煤气预热成本, 提出氧气高炉喷吹气化炉重整煤气炼铁工艺流程.采用?分析方法对该工艺过程和传统高炉炼铁工艺过程的主要?指数进行计算和评价分析, 结果表明:在传统高炉工艺中, 高炉单元和整体系统的?损失（指每吨铁水,下同）分别为0.911 GJ/t和1.636 GJ/t;在氧气高炉喷吹气化炉重整煤气工艺中, 高炉单元和整体系统的?损失分别为0.298 GJ/t和0.826 GJ/t; 另外, 传统高炉和氧气高炉喷吹气化炉重整煤气工艺系统的?效率分别为83 %和91 %.该工艺能够实现冶金和化工行业的联合生产, 对于促进工业联产具有重要意义.      

炉顶煤气循环氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型

结合风口回旋区燃烧和炉外煤气预热、脱除和循环的平衡关系,建立了氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型,并采用传统高炉的运行和解剖数据对模型进行了验证分析.通过模型研究了氧气含量和上部循环煤气流量对氧气高炉炉内过程变量的影响规律.结果表明:氧气含量偏低和上部循环煤气流量不足时,会降低铁矿石还原效果,炉渣内出现大量未还原铁氧化物;氧气含量和上部循环煤气流量的提高可以有效提高炉内CO含量和铁矿石还原速度,但提高上部循环煤气流量会大幅提升炉顶煤气温度,增大热量损失.与传统高炉相比,氧气高炉内CO含量提高1.0~1.5倍,炉内气体还原性更强;铁矿石还原完成位置提高1.49 m,全炉还原反应速度更快;直接还原度降低55.2%~79.2%,炉内直接还原反应消耗的碳量更少.      

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...     

高炉煤气利用的研究

介绍了高炉煤气的特点，以及采用全烧高炉煤气锅炉的节能措施，并分析了包钢高炉煤气利用的经济和社会效益。     

Radial gas distribution in the blast furnace top

Blast furnace process control heavily depends on good control of burden and gas distribution. For many blast furnaces this control relies on measurements with fixed above-burden probes. Therefore, an accurate knowledge of the gas flow between stockline and above-burden probes is of paramount importance. Measurements in the blast furnace top and calculations with a mathematical model are used to shed more light on the gas flow in the blast furnace top. It turned out that complex gas flows cause several differences between data at stockline level and at above-burden probe level. There is an acceleration of gas in the furnace centre due to the much higher temperature there. Gas from the colder intermediate region is therefore attracted towards the centre. There is hardly any influence of the inclination of the stockline. It is advisable to make the distance between stockline and above-burden probes as small as possible or to use some form of in-burden measurement.     

On-line model of gas distribution in the blast furnace

In this paper a model for on-line estimation of the radial gas distribution in blast furnaces is presented. The model is based on molar and energy flow balances for the blast furnace top, using the top gas temperature and gas temperature measurements from a fixed above-burden probe. The radial distribution of the gas flux in the upper shaft is estimated by means of a Kaiman filter. Using measurement data from a Finnish blast furnace, the method is illustrated to capture short-term dynamics and to detect sudden (larger) changes in the gas distribution.     

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,...     

激光原位气体分析仪在高炉过程控制中的应用

介绍了高炉炼铁过程中气体分析的重要性及传统采样方式气体分析系统的不足，阐述了激光原位气体分析仪的技术原理、性能优势和仪器结构。激光原位气体分析仪在高炉炼铁过程中的成功应用，表明了该仪器很好地满足了高炉炼铁过程气体检测的需要。     

高炉中心加焦制度下煤气流速度与压力场模拟

不同的布料制度决定炉料的分布状态与不同部位炉料孔隙度的大小,进而影响煤气流在炉内的速度与压力分布,而煤气流的分布直接影响高炉顺行、煤气流利用率与料柱透气性的优劣.为促进煤气流合理分布,进一步探索高炉在中心加焦条件下炉内不同部位的煤气流速与压力变化规律,借助数值模拟方法,建立二维高炉煤气流流动物理模型,基于多孔介质算法并...     

Research on main technical parameters of blast furnace with natural gas injection

With the application and popularization of blowing natural gas in blast furnace, it is necessary to study the thermodynamic behavior of natural gas and the variation of operating parameters in blast furnace. By the second law of thermodynamics, the reduction behavior of blowing natural gas in blast furnaces was analyzed. Based on the material balance and heat balance model, the influence of oxygen enrichment, blast temperature and humidity on the blast furnace bosh gas volume and the theoretical combustion temperature in the front of tuyere raceway after natural gas injection were discussed. The quantitative analysis of dynamic coupling effect was realized by linear regression on the effect of key parameters. The results show that natural gas first absorbs heat at high temperature and cracks into CO and H2, which helps to improve the volume fraction and reduction potential of CO and H2 in the gas and promote the indirect reduction reaction. Natural gas injection into blast furnace leads to the rapid increase in the bosh gas volume and the rapid decrease in the theoretical combustion temperature. The change of humidity has a great influence on the bosh gas volume and the theoretical combustion temperature, followed by the oxygen enrichment. However, the blast temperature has a mild influence due to the limited potential to change relatively.     

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。     

高炉煤气平均停留时间的模拟及讨论

为了探究高炉煤气分布的规律,本研究在考虑料层分布的前提下使用三维高炉数学模型计算了煤气的平均停留时间.结果表明,料层分布对煤气流场影响明显,煤气平均停留时间和鼓风速度存在比较明显的线性关系.特别是对于1 850 m~3的高炉在200 m/s的鼓风速度下,模型求得煤气平均停留时间约为6 s.此外,从几何相似的角度分析了几何模型的选择对模拟煤气平均停留时间的影响,得出了三维几何模型应为模拟煤气平均停留时间最优几何的结论.     

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。     

水合物法高炉煤气脱除二氧化碳的热力学模型研究

提出了将水合物法应用于高炉煤气的脱碳提质.选择正四丁基溴化铵（TBAB）作为热力学促进剂,并基于Chen-Guo水合物热力学模型,对高炉煤气在TBAB溶液中水合物的生成压力进行计算预测.将模型用于含高炉煤气部分组分+TBAB体系的水合物的生成压力计算,计算结果与文献中实验值进行比较,平均相对误差在3 %~16 %左右;而对不同浓度组成的CO₂+CO+N₂+H₂+水体系的水合物生成压力的计算结果比较,平均相对误差在7.5 %~11.7 %左右;用压力探索法测得高炉煤气+TBAB体系水合物的相平衡实验数据,并与计算值进行比较,平均相对误差为16.6 %,表明模型在一定程度上可预测高炉煤气在TBAB溶液中水合物的相平衡条件.      

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。     

大型高炉合理煤气流的分布及控制

合理的煤气流分布是大型高炉实现操作炉型稳定和技术经济指标良好的基础.从太钢5号高炉4年多的生产实践出发,提出在下部通过控制合理的风速和鼓风动能,在上部通过逐步加大矿批,加重焦炭负荷和配以布料档位的及时调整等,煤气利用率50.5%以上和炉顶温度180℃以下.     

CODS溶剂脱除高炉煤气中有机硫性能考察

为了研发脱除高炉煤气中有机硫的技术方法,以便优化利用钢铁厂的高炉煤气,降低高炉煤气用户的烟气硫含量,达到国家超低排放建议,以钢厂高炉煤气为原料,考察了高效复合脱硫有机溶剂(CODS)脱除有机硫和硫化氢的性能,对CODS溶剂的吸收工艺条件进行了优化,并分析了高炉煤气中有机硫的脱除机理。试验结果表明,在CODS溶剂浓度为45%、气液比(V_g/V_L)为180、操作温度为45 ℃的优化工艺条件下,净化气中的H₂S和有机硫浓度分别为2.4和15.8 mg/m3,总硫量为21.0 mg/m3,达到国家超低排放建议的同时又兼顾经济性。