高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法

技术领域

本发明属于炼铁生产技术领域，特别涉及一种高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法。 

背景技术

高炉入炉品位与燃料消耗之间的定量关系在炼铁学教科书中早有定义，但是该定量关系是基于当时的高炉入炉原料条件以及高炉设备条件来定义的，且主要为经验数据。在目前高炉大型化以及入炉原料条件大幅度变化的情况下，该定量关系的适用范围越来越窄。 

高炉入炉品位变化对于高炉燃料消耗的影响主要包括两个方面，一个是入炉品位变化带来高炉渣量变化，炉渣吸热量的变化影响高炉燃料消耗；另一方面是入炉品位变化后导致高炉冶炼过程中炉内料柱透气性指数的改变，影响高炉上部煤气利用，进而影响高炉燃料消耗。 

因此需要寻找一种新的高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法，该方法既要考虑渣量、又考虑透气性指数变化对高炉燃料消耗影响。 

发明内容

本发明的目的是提供一种高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法，解决现有技术中高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系无法适应新的高炉原料条件以及高炉设备条件的问题。 

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法，包括如下步骤： 

首先在剔除炉况波动因素情况下统计出高炉按照基准入炉品位TFe0在 一个生产周期的高炉燃料消耗量F₀； 

然后分别计算入炉品位为TFe₀和TFe₁时的高炉渣量Slag₀和Slag₁； 

再对入炉品位为TFe₀和TFe₁的高炉炉料进行综合炉料熔滴性能试验，得到料柱透气性指数PI₀和PI₁； 

最后根据所述高炉渣量和所述料柱透气性指数计算得到高炉入炉品位为TFe₁时的高炉燃料消耗量F₁：F₁＝F₀+a×(slag₁-slag₀)+b×(PI₀-PI₁)， 

式中，a为渣量影响因子，取值0-1.0； 

b为透气性指数影响因子，取值0-2.0。 

进一步地，所述高炉基准入炉品位TFe₀以质量百分含量计为53-60%。 

进一步地，所述基准入炉品位TFe₀下的高炉燃料消耗量F₀计算公式为： 

$F_0=\frac{\underset{i=1}{\overset{D}{\Sigma }}{f}_i}{D}$

式中，D—高炉按照基准入炉品位生产的天数； 

f_i—高炉在第i天的燃料消耗量。 

进一步地，所述高炉按照基准入炉品位TFe₀的一个生产周期为90-180天。 

进一步地，所述剔除炉况波动因素是指在允许的炉顶压和利用系数的波动范围内选取数据，所述允许的炉顶压为100-300±0-20 kpa，所述允许的利用系数为2.5-3.5±0-0.4 t/(m³·d)。 

进一步地，所述高炉渣量的计算公式如下： 

$\mathrm{Slag}=\underset{i}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{(\mathrm{Ca}{O}_i+\mathrm{Mg}{O}_i+\mathrm{Si}{O}_{2i}+{\mathrm{Al}}_2{O}_{3i})\times {\mathrm{Con}}_i}{100}$

式中，Slag—高炉渣量； 

n—高炉入炉原燃料种类数； 

CaO_i—入炉第i种原料的CaO百分含量； 

MgO_i—入炉第i种原料的MgO百分含量； 

SiO_2i—入炉第i种原料的SiO₂百分含量； 

Al₂O_3i—入炉第i种原料的Al₂O₃百分含量； 

Con_i—入炉第i种原料的消耗量 

进一步地，所述综合炉料熔滴性能试验中料柱透气性指数的计算公式为： 

$\mathrm{PI}=\frac{l}{\Delta P_m}$

式中，PI为料柱透气性指数，m³/(h.kPa)； 

△P_m为料柱的最大压差，kPa； 

l为气体的流量。 

进一步地，所述综合炉料熔滴性能试验中的气体流量l为0.5-1.0m³/h，所述气体以体积百分含量计包括50-70%氮气和30-50%一氧化碳。 

本发明提供的一种高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法，高炉在基准入炉品位TFe₀ 为53-60%的情况下生产3-6个月，统计在此期间顶压为100-300±0-20 kpa，系数为2.5-3.5±0-0.4 t/(m³·d)范围内的高炉燃料消耗量为F₀；然后分别计算入炉品位为TFe₀和TFe₁时的高炉渣量Slag₀和Slag₁。再对入炉品位为TFe₀和TFe₁的高炉炉料进行综合炉料熔滴性能试验，试验所使用的气体为50-70%氮气和50-30%一氧化碳，气体流量l为0.5-1.0m³/h，试验结束得到料柱的透气性指数PI₀和PI₁。最后根据上述数据计算得到TFe1下的高炉燃料消耗量。通过这种方法可以得到不同入炉品位下的高炉燃料消耗量，为高炉合理入炉品位的选择提供依据。 

附图说明

图1为本发明实施例提供的高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关 系的测定方法的流程图。 

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法，包括如下步骤： 

步骤101：在剔除炉况波动因素情况下统计出高炉按照基准入炉品位TFe₀在一个生产周期的高炉燃料消耗量F₀； 

步骤102：分别计算入炉品位为TFe₀和TFe₁时的高炉渣量Slag₀和Slag₁； 

步骤103：对入炉品位为TFe₀和TFe₁的高炉炉料进行综合炉料熔滴性能试验，得到料柱透气性指数PI₀和PI₁； 

步骤104：根据高炉渣量和料柱透气性指数计算得到高炉入炉品位为TFe₁时的高炉燃料消耗量F₁：F₁＝F₀+a×(slag₁-slag₀)+b×(PI₀-PI₁)， 

式中，a为渣量影响因子，取值0-1.0； 

b为透气性指数影响因子，取值0-2.0。 

其中，高炉基准入炉品位TFe₀以质量百分含量计为53-60%。 

其中，基准入炉品位TFe₀下的高炉燃料消耗量F₀计算公式为： 

$F_0=\frac{\underset{i=1}{\overset{D}{\Sigma }}{f}_i}{D}$

式中，D—高炉按照基准入炉品位生产的天数； 

f_i—高炉在第i天的燃料消耗量。 

其中，高炉按照基准入炉品位TFe₀的一个生产周期为90-180天。 

其中，剔除炉况波动因素是指在允许的炉顶压和利用系数的波动范围内选取数据，所述允许的炉顶压为100-300±0-20 kpa，所述允许的利用系数为2.5-3.5±0-0.4 t/(m³·d)。 

其中，高炉渣量的计算公式如下： 

$\mathrm{Slag}=\underset{i}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{(\mathrm{Ca}{O}_i+\mathrm{Mg}{O}_i+\mathrm{Si}{O}_{2i}+{\mathrm{Al}}_2{O}_{3i})\times {\mathrm{Con}}_i}{100}$

式中，Slag—高炉渣量； 

n—高炉入炉原燃料种类数； 

CaO_i—入炉第i种原料的CaO百分含量； 

MgO_i—入炉第i种原料的MgO百分含量； 

SiO_2i—入炉第i种原料的SiO₂百分含量； 

Al₂O_3i—入炉第i种原料的Al₂O₃百分含量； 

Con_i—入炉第i种原料的消耗量 

其中，综合炉料熔滴性能试验中料柱透气性指数的计算公式为： 

$\mathrm{PI}=\frac{l}{\Delta P_m}$

式中，PI为料柱透气性指数，m³/(h.kPa)； 

△P_m为料柱的最大压差，kPa； 

l为气体的流量。 

其中，综合炉料熔滴性能试验中的气体流量l为0.5-1.0m³/h，所述气体以体积百分含量计包括50-70%氮气和30-50%一氧化碳。 

下面以具体实施例说明本发明提供的高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法的实施过程： 

将高炉基准入炉品位TFe₀控制在54.5％生产90-180天，作为本发明的一种具体实施方式，高炉按照基准入炉品位TFe₀为54.5％生产的时间为90天。在允许的炉顶压力和利用系数波动范围内选取数据，将炉顶压力选定为178±2kpa，利用系数选定为3.1±0.1t/(m³·d)。根据高炉燃料消耗量的统计公式计算得到高炉在此90天的时间内，基准入炉品位为54.5％时的高炉燃料消耗量F₀为553.1kg/tHM。 

然后，取高炉的入炉品位TFe₁为55.5%，根据原燃料中的CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃的含量，参见表2和表3，通过高炉渣量的计算公式： 

$\mathrm{Slag}=\underset{i}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{(\mathrm{Ca}{O}_i+\mathrm{Mg}{O}_i+\mathrm{Si}{O}_{2i}+{\mathrm{Al}}_2{O}_{3i})\times {\mathrm{Con}}_i}{100}$

计算得到高炉入炉品位为54.5%和55.5%下的高炉渣量分别为441kg/tHM和405.99kg/tHM。 

再对高炉入炉品位为TFe₀和TFe₁的高炉炉料进行综合炉料熔滴性能试验，试验所使用的气体按体积百分含量计为：70%氮气和30%一氧化碳。气体流量l为0.72m³/h。根据综合炉料熔滴性能试验中料柱透气性指数的计算公式为： 

$\mathrm{PI}=\frac{l}{\Delta P_m}$

计算得到料柱透气性指数PI₀和PI₁，计算结果见表1。 

表1 

表2 

表3 

最后，根据上述计算得到的高炉渣量和料柱透气性指数的结果，根据高炉燃料消耗量计算公式：F₁＝F₀+a×(slag₁-slag₀)+b×(PI₀-PI₁)，计算得到高炉入炉品位为TFe₁时的高炉燃料消耗量F₁： 

F₁＝F₀+a×(slag₁-slag₀)+b×(PI₀-PI₁) 

＝553.1+0.2×(405.99-441)+1×(0.584-0.859) 

＝545.8kg/tHM 

通过本发明提供的高炉入炉品位与高炉燃料消耗之间定量关系的测定方法，可以计算得到不同入炉品位下的高炉燃料消耗量，为高炉合理入炉品位的选择提供准确的依据。 

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案 而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。