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%.     

富氧高炉综合模型

针对高富氧操作中出现的“上冷下热”问题,考虑高炉正常冶炼所需的必要条件,建立了对高温区和低温区分别计算物料和热量平衡的数学模型,用于研究高炉内热状态随富氧率的变化和相应的对策.本文描述了模型的建立过程,并通过与生产数据的对比证明了模型的有效性.基准算例条件下的计算结果表明:富氧提高1%,炉顶煤气温度下降约14℃;对于富氧率为1.7%的高炉操作,在不采取额外措施时仍能确保高温区和低温区的热量平衡.另外,计算得到的理论最低直接还原度与实际生产直接还原度的差异表明当前高炉冶炼仍具有继续降低燃料比的可能性.     

高炉专家系统中的基础数学模型

介绍了唐山国丰钢铁有限公司1#高炉专家系统中基础数学模型的特点,主要包括配料模型、理论燃烧温度计算模型、炉热指数计算模型及高炉操作线模型,同时分析了这些模型在高炉生产中的应用状况。结果表明,基础数学模型在高炉专家系统中具有重要的作用,可以有效帮助操作人员了解高炉状况并提供实时指导,从而实现高炉稳定顺行。     

CaCl_2 对烧结矿 RDI 的影响

低温还原粉化率（ＲＤＩ）是烧结矿冶金性能的一项重要指标,ＲＤＩ的波动直接影响烧结矿的质量,以及高炉的操作和产量．生产实践证明,经ＣａＣｌ２处理能显著降低烧结矿的ＲＤＩ．研究表明,ＣａＣｌ２主要是通过Ｃｌ－在烧结矿表面的化学吸附而产生作用．Ｃｌ－与赤铁矿中Ｆｅ－Ｏ键的电子效应而形成强烈的π键键合作用,增强了赤铁矿抵抗还原过程中应力变化的能力;同时由于Ｃｌ－的作用,提高了玻璃相的断裂韧性,减弱了玻璃相中的裂纹扩展和延伸,从而降低烧结矿的低温还原粉化率．本研究还确定了烧结矿综合断裂韧性与烧结矿ＲＤＩ之间良好的对应关系．     

马尾松脂松香合成马亚海松酸的研究

以Ｌｅｗｉｓ酸为催化剂，催化马尾松松香中的主要成分枞酸型树脂酸与顺丁烯二酸酐连进行异构／Ｄｉｅｌｓ－ａＬＤＥＲＲＣ ＹＩＤ ，ＷＧＫ ＤＮ ＢＭ     

高炉炉型CAD软件的开发和应用

本文通过对高炉炉型ＣＡＤ软件及应用的分析，总结了开发专业ＣＡＤ软件几个不容忽视的关键问题，并针对开发和应用专业ＣＡＤ软件，提出了一些开发策略和原则。     

高炉炼铁工艺综合计算软件的开发

根据成熟通用的计算方法，综合高炉炼铁工艺的配料计算（变料计算）、物料平衡、能量平衡、高温区热量平衡、还原剂与热量的耗炭量计算（Ｃ～γ．图形绘制）、理论最低焦比计算、Ｒｉｓｔ操作线计算与图解应用等计算内容，按照中间数据传递关系串联在一起，形成一个系统的计算模型。用ＦＯＲＴＲＡＮ语言程序设计编制成一个应用软件。应用此软件可迅速完成上述所有计算，并按汉字化表格输出方式打印出各种整齐美观的结果数据。     

高炉软熔带数学模型的研究和应用

为了快速地确定高炉内软熔带的形状和位置,根据质量传输原理和热量传输原理,结合国内2 500m3高炉检测装置的实际情况,建立了软熔带数学模型,井对某厂2 500m3高炉进行了分析,推断出了该高炉在不同操作条件下软熔带的形态,并初步分析了软熔带的形状和位置与操作参数的关系.     

高炉软熔带数学模型的研究和应用

为了快速地确定高炉内软熔带的形状和位置，根据质量传输原理和热量传输原理，结合国内2500m。高炉检测装置的实际情况，建立了软熔带数学模型，并对莱厂2500m。高炉进行了分析，推断出了该高炉在不同操作条件下软熔带的形态，并初步分析了软熔带的形状和位置与操作参数的关系．     

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。     

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.     

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。     

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.     

高炉铁水硅含量预测系统

高炉铁水中的硅含量不仅是衡量产品质量的一个重要指标,而且反映了高炉能量利用的好坏.铁水硅含量的准确预测,能够指导高炉配料和高炉冶炼操作,实现降低铁水硅含量的目的.根据硅还原的机理从热力学和动力学方程出发,经推导得出了铁水中硅含量的预测模型,并结合高炉物料平衡及热平衡计算,编制成高炉铁水硅含量的预测系统.将实际高炉的原料条件及操作参数输入系统,得到了高炉铁水硅含量的预测值.该预测值与实测值相比,误差范围小,命中率高.从而表明该预测系统在实际运用中具有可靠性.     

COREX流程的Rist操作线模型及应用分析

借鉴高炉的Rist(里斯特)操作线原理，建立了COREX流程冶炼过程中的物料平衡和热平衡方程.高挥发分的块煤作为其主要燃料，入炉裂解会产生大量H2，因此必须考虑其对上部竖炉和下部熔融气化炉Rist操作线的影响.通过热力学计算，将上、下部操作线模型有机结合起来，建立COREX全流程的Rist操作线数学模型.提出了降低COREX燃料消耗的措施，如提高金属化率、改变入炉燃料结构等.模型计算结果显示，COREX炉在使用低质焦炭代替块煤后，理论上可以节约1747kg燃料，氧气消耗量可降低188%.     

加热炉三维段法动态数学模型在待轧中的应用

采用段法计算炉内辐射换热,在能量平衡的基础上建立了加热炉三维段法数学模型.给出了以稳态模型为基础的动态数学模型计算方法,并应用于加热炉待轧过程分析.多种不同待轧情况下的模拟结果表明:待轧的发生将对炉内传热过程产生较长时间的影响,待轧发生时应采用灵活的供热制度.具体来说,当发生较短时间事故待轧后可以较大幅度地降低燃料的供...     

基于CCD的高炉风口回旋区三维温度场的检测技术

在存在多介质的高炉回旋区内,首先利用安装在风口直吹管窥视孔的电荷耦合器件( charged couple device, CCD)摄像机可以获得高炉回旋区内累积的二维温度辐射图像,然后将高炉回旋区均分成若干小块,利用数学模型近似模拟回旋区内的辐射传热过程并建立矩阵方程,通过求解方程获得高炉回旋区内的三维温度场。在模拟辐射传热过程中,本文提出了一种更有效也更符合实际生产的新方法———基于距离的高斯函数模型来模拟高炉内介质的辐射能量传播过程并获得了较好的三维温度场。由于存在波动误差以及电荷耦合器件摄像机测量误差等,所以我们通过在测量数据中添加随机误差来验证重构温度场的有效性以及稳定性。结果显示重构的三维温度场与真实温度场非常接近,误差在高炉工业允许的5%范围以内。     

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.     

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。     

基于SPC的高炉炉况异常检测研究

针对高炉冶炼过程复杂多变,影响高炉炉况的因素众多且运行过程复杂,为保证高炉炉况稳定顺行,开发了一种基于主元分析(PCA)和统计过程控制(SPC)的高炉炉况异常检测模型。由于高炉运行参数具有高耦合和非高斯的特点,该模型首先采用主元分析算法对高炉实际生产的历史离线数据进行聚类分析,然后应用基于T²统计量的多元控制图和单值控制图对聚类后的新变量和相关参数进行监测,从而达到监测高炉出现异常炉况的目的。该模型可以实时监测高炉炉况的异常波动,其中PCA算法将高炉本身的高维数据降到低维,大幅去除数据中的噪声和不重要特征,在实际生产和应用中,节省了大量的成本和时间。选取马钢某高炉炼铁过程为应用场景,结合数据特点调整和改进算法,通过历史数据模拟和实时在线运行验证模型的可靠性和算法的有效性,同时也对指导高炉实际操作技术做出了一定的贡献。