高炉富氧鼓风对高炉热状态的影响及对策

为进一步探究高炉富氧操作下的冶炼规律,用已建立的高炉富氧综合模型对不同操作条件下的高炉热状态进行计算和分析.结果表明:炉缸喷吹循环煤气能有效抵消富氧操作引起的燃料比增长,且在低富氧操作时高炉不需喷吹循环煤气就能满足上下部热量平衡;增加喷煤量需要与提高富氧率相对应,不同的喷煤量具有不同的富氧操作区间.模型求得富氧操作条件下鼓风加湿极限值,即鼓风加湿不应超过21.2g/m³,相应的富氧率极大值约为4.6%.     

喷吹煤气后高炉热平衡

针对高炉富氧喷吹煤气的新工艺,进行了热平衡和物料平衡计算.通过分析研究得到:当富氧率为10%,喷吹600m3tFe时,与唐钢1#高炉相比,新工艺的焦比可降低约40%左右.同时炉内还原气氛强、冶炼强度高、能耗少、炉顶煤气热值高,风口理论燃烧温度可进行灵活的调节,高炉上下部热量可达到均衡的分配等特点,彻底消除了喷吹煤粉给高炉冶炼带来的负面影响.高炉富氧喷吹煤气具有十分诱人的开发应用前景.     

喷吹煤气后高炉热平衡

针对高炉富氧喷吹煤气的新工艺，进行了热平衡和物料平衡计算。通过分析研究得到：当富氧率为10％，喷吹600m^3tFe时，与唐钢1#高炉相比，新工艺的焦比可降低约40％左右。同时炉内还原气氛强、冶炼强度高、能耗少、炉顶煤气热值高，风口理论燃烧温度可进行灵活的调节，高炉上下部热量可达到均衡的分配等特点，彻底消除了喷吹煤粉给高炉冶炼带来的负面影响。高炉富氧喷吹煤气具有十分诱人的开发应用前景。     

氧气高炉多区域约束性数学模型

将氧气高炉分为高温区、固体炉料区和煤气加热区三个区域,并分析了各区域的物理约束和化学约束条件.在物料平衡和能量平衡的基础上,建立了氧气高炉多区域约束性数学模型.理论分析和计算结果表明:多区域约束性数学模型可以弥补全炉热平衡的不足,反映热量在不同区域的利用价值;固体炉料区受间接还原反应和热平衡的约束,随着金属化率的升高,需要循环煤气量逐渐增大;当金属化率很高时,在高温区和固体炉料区满足热平衡条件下,虽然计算得到的燃料比很低,但煤气加热区煤气量不能实现平衡.     

高炉产量及其影响因素计算方法——兼论节焦与增铁的关系

本文根据风口前风量平衡方程和焦炭带入的碳量平衡方程,推导出高炉产量计算公式,求出该公式对影响产量的各个因素的偏导数,用以分析焦比对高炉产量的影响,并结合节焦分别计算和分析了煤比、油比、风量、富氧率、直接还原度等各因素对高炉产量的影响,最后以富氧鼓风为例,综合计算和分析了各种因素对高炉产量的影响。     

喷吹方式对煤粉燃尽率的影响

为研究高炉喷煤采用不同喷吹方式对煤粉燃烧效率、煤焦置换比以及高炉生产的经济效益的影响,以某企业3号高炉为对象,建立回旋区煤粉燃烧过程的计算模型,并基于该计算模型研究不同煤种、喷枪形式和富氧率对煤粉燃尽率的影响。研究结果表明:烟煤的燃尽率高于无烟煤和混煤的燃尽率,双煤枪的燃尽率高于单煤枪和氧煤枪的燃尽率;当喷煤比不超过150 kg/t时,该高炉的最佳富氧率为5%。     

涟钢6号高炉喷煤工艺模型的开发和应用

涟源钢铁集团有限公司6号高炉喷煤工艺模型包括指标计算模型、回旋区模型、最佳富氧率模型、能量利用模型。利用涟钢高炉的实际生产数据，对模型进行了调试和校正。应用此模型，可以针对不同的高炉、生产操作和原料条件进行与喷煤有关的计算，得出相应的技术指标，指导现场的操作。     

高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟

基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区数学模型,系统研究了焦炉煤气喷吹量对回旋区焦炭质量流量、理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响.研究表明:在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度呈降低的趋势,而炉腹煤气量呈增加的趋势;为了维持理论燃烧温度和炉腹煤气量与基准操作一致,可通过降低风量和提高富氧率进行热补偿.热补偿后,随着焦炉煤气喷吹量的增加,焦炭质量流量呈上升趋势,炉腹煤气中还原气体积呈增加趋势,回旋区体积呈缩小趋势.每增加1 m3/s的焦炉煤气喷吹量,焦炭质量流量上升1.74%,炉腹煤气中还原气体积增加2.04%,...     

高炉热水平模拟模型的建立及在宝钢3号高炉上的应用

介绍宝钢３号高炉数学模拟系统的构成和主要功能,详细讨论了高炉热模拟模型的理论基础。该模型通过反复迭代运行热平衡和物料平衡模块,对高炉操作数据进行校正,使其同时满足５个主要元素和热量收支平衡的要求,并在此基础上计算和绘制了碳比－直接还原度图（Ｃ－ＤＲＲ图）。因Ｃ－ＤＲＲ图能够直观清晰地显示高炉的热量水平和利用效率,指明高炉的节能降耗潜力,使高炉操作从定性把握转为定量理解,所以受到操作者的欢迎。     

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.     

高炉风口理论燃烧温度计算模型的改良

在原有改进型理论燃烧温度(Tf)模型的基础上,进一步针对煤粉燃烧率、煤粉分解热以及灰分中Si O2在高温下还原耗热等方面内容进行修正和完善,提出更为全面的Tf计算模型,并对比分析了传统模型、原改进型模型以及本模型中富氧率、鼓风温度、鼓风湿度以及喷煤比等因素变化时对理论燃烧温度的影响规律.计算结果表明,与传统模型以及原有改进型模型相比,使用本模型时不同鼓风参数对理论燃烧温度的影响更为趋于"缓和",高炉下部炉缺状态相对更为稳定.事实上高炉在"高富氧,低煤比"或"低富氧,高煤比"两种操作下均未出现Tf过高或不足的问题,也印证了本模型能更贴切地反映实际生产高炉下部的炉缸热状态.     

氧气高炉工艺研究进展及新炉型设计

从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生产率的变化、热损失的变化、风口煤粉的喷吹上限以及N2的循环积累等问题。指出了多维动力学模型和多目标优化模型中尚需解决的问题,以及氧气高炉数学模型的主要发展方向。结合文献研究中的氧气高炉特点,从炉身高度设计、炉腹角和炉身角设计以及风口设计3方面综述了氧气高炉炉型设计的变化规律。     

高炉炼铁新技术的数学模拟研究

利用多流体数学模型对革新高炉炼铁技术进行了数学模拟,分析评价了革新操作对炉内现象及高炉生产指标的影响.这些革新炼铁技术包括高炉喷吹含氢物质实现富氢还原,高炉使用热压含碳球团实现低温炼铁,以及高炉炉顶煤气喷吹加强C和H的利用.多流体模型的模拟解析表明,高炉超高效率操作(高产、低能耗和低CO2排放)可通过这些革新技术的实际应用来实现.     

富氧率对钒钛磁铁矿球团还原行为的影响

模拟研究了不同富氧率条件下钛磁铁矿氧化球团的还原过程.通过扫描电镜观察钒钛磁铁矿球团还原过程中的微观结构变化,结合能谱仪研究分析了还原过程中产物的分布变化.结果表明,富氧率的提高对还原度和还原速率提高有明显促进作用.还原过程中钛铁分离伴随着Al元素向高钛矿中迁移富集,最终Al与Ti原子数比为1∶3,Al很可能与钛铁氧化物固溶,形成某种复合化合物并导致球团矿还原难度增加.运用三种不同模型对球团矿还原过程对比分析,发现混合模型可以很好地表征球团矿不同阶段的还原过程.利用混合模型计算得出球团矿还原过程的动力学参数.结果表明,随着富氧率的升高,球团矿还原活化能逐渐降低,从不富氧到富氧79%条件下,活化能由26.5 k J/mol降低到19.68 k J/mol,活化能的降低增加了相同条件下活化分子的数量,提高了反应速率,有利于球团矿在较低还原温度条件下快速反应.     

基于煤气化学能最大化利用的上部吹氧竖炉静态模型

针对竖炉生产中存在的煤气还原势未能充分利用、煤气消耗量高以及二氧化碳排放高等问题,设计出一种上部增设吹氧装置的竖炉.基于物料平衡和热平衡建立了上部吹氧竖炉的静态模型,并对其进行了数值求解模拟和分析.模拟结果表明,在典型条件下,上部吹氧竖炉每吨直接还原铁的还原煤气量为1404.67m3,吹氧量为20.32m3,煤气出口还原势降至0.56,排碳量减少26.25%,能耗减少19.56%.     

氧气高炉多流体数值模拟与分析

为研究不同氧气高炉操作流程及操作参数对高炉内部过程产生的影响,预测氧气高炉流程各参数的变化规律,基于多流体理论、冶金传输原理、冶金反应动力学与热力学理论以及计算流体力学建立了普通高炉多流体模型,并在此基础上修改边界条件及内部相关参数,建立氧气高炉多流体数学模型。通过建立的模型分别对普通高炉和气化炉氧气高炉(GF-FOBF)流程中的氧气高炉进行了模拟计算,得到两种工艺流程下高炉内温度场、浓度场和速度场等典型参数的分布情况。通过对计算结果的对比,分析了氧气高炉操作条件下炉内状态的主要特征和相对于普通高炉发生的变化,发现氧气高炉内部速度场、温度场均发生变化,特别是气相组分的均匀分布问题明显。本模型可为氧气高炉流程试验及流程开发提供参考。