[发明专利]一种高炉风口喷吹煤粉燃烧率计算方法

说明书

本发明公开了一种高炉风口喷吹煤粉燃烧率计算方法，包括：对高炉喷吹煤粉进行煤粉物化特性分析；获取生产高炉冶炼技术数据；计算风口内富氢煤气燃烧后剩余氧气含量和煤气停留时间，富氢煤气燃烧后剩余氧气含量通过鼓风氧含量、富氢煤气喷吹量、吨铁鼓风量、以及富氢煤气成分计算得到；煤粉燃烧速率通过富氢煤气燃烧后剩余氧气含量、平均粒度值、以及风口理论燃烧温度计算得到；按照湍流条件下的气固燃烧动力学模型通过喷煤比、富氢煤气燃烧后剩余氧气含量、平均粒度值、风口理论燃烧温度、以及煤气停留时间计算得到高炉喷吹煤粉燃烧率。本发明为高炉喷吹煤粉优化选择和富氢煤气协同喷吹提供重要指导。

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，特别涉及一种高炉喷吹煤粉燃烧率计算方法。

背景技术

高炉喷吹煤粉是目前钢铁企业缓解焦煤资源短缺、降低焦比和生产成本的重要措施，是世界炼铁技术发展的主流趋势。研究和生产实践已经证明，高炉喷吹辅助燃料可以替代高炉冶炼过程消耗焦炭量的30％甚至更多，在有效降低吨铁生产成本的同时也可以增加吨铁煤气量，改善钢铁联合生产企业的能源供应问题，提高企业经济效益，减轻环境压力。经过近五十年的发展，高炉喷煤技术已经得到了广泛的推广和应用，高炉喷煤的优点具体表现为：(1)使用价格较低的煤粉去替代昂贵的焦炭，可以降低铁水的冶炼成本和焦化生产对环境的污染。(2)挥发分较高的煤粉在风口回旋区裂解吸收热量，为高炉接受高风温和高富氧操作提供了有利条件，有利于高炉强化冶炼。(3)煤粉中含量较高的氢在还原过程中对料层有较好穿透能力，促进煤气流在上升过程中对矿石料层的还原，提高矿石还原效率，有利于高炉炉况稳定。

随着高炉喷吹煤粉技术的不断发展，喷煤量不断增加，部分国内重点企业高炉喷吹煤比均值已经超过200kg/tHM，达到了国际领先水平。高炉喷吹煤粉的种类也由传统的优质无烟煤逐渐发展为烟煤、无烟煤、贫瘦煤、兰炭以及提质煤等混合喷吹。高炉喷吹煤粉在风口前燃烧为高温、高压、多相、湍流的状态，并且由于鼓风速度超过了200m/s，而风口回旋区的长度仅不到2m，使得煤粉在风口前燃烧的时间极短，并且煤粉由于化学成分和物理结构的不同，使其具有不同的燃烧性能，以上原因造成高炉喷吹煤粉在风口前的燃烧率较低，影响了高炉喷吹煤粉技术的实施效果。如何提升高炉喷吹煤粉在风口前的燃烧率成为目前高炉炼铁生产的关键技术之一。目前提升高炉喷吹煤粉在风口前燃烧率的主要措施包括选用燃烧性能好的煤粉、提高富氧率、提高鼓风温度、减小煤粉粒度、采用新型的喷吹装置等，此外随着高炉氢冶金技术的开发，高炉喷吹富氢煤气技术的实施逐渐推广应用，富氢煤气喷吹对煤粉燃烧率的影响也成为新技术成功实施要解决的问题之一。以上新技术的开发和实施都是围绕改善高炉喷吹煤粉燃烧率展开，因此如何标定不同条件下煤粉燃烧率成为衡量新技术效果的主要参数。

为此，为了更为精确的表征不同条件下高炉喷吹煤粉在风口前的燃烧率，需要探究一种简单易行的方法对高炉喷吹煤粉燃烧率进行计算，该发明提出了一种高炉喷吹煤粉燃烧率计算方法，该方法充分考虑了煤粉的煤质特性、煤粉喷吹量、富氢煤气成本、富氢煤气喷吹量、鼓风参数等对煤粉燃烧率的影响，科学评价影响高炉喷吹煤粉燃烧率提高的各种因素，为高炉喷吹煤粉技术优化实施具有重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高炉喷吹煤粉燃烧率计算方法，提供了一种应用于评价高炉冶炼参数对喷吹煤粉燃烧率的评价方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种高炉风口喷吹煤粉燃烧率计算方法，该方法包括以下步骤：