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云南省某钢厂高炉最佳煤比的研究

邓勇  
【摘要】:高炉喷煤是现代高炉进行下部调剂的主要方法之一。所谓高炉喷煤,就是将煤粉颗粒磨细后从风口直接喷吹进入高炉。研究高炉喷煤对于降低炼铁成本、强化冶炼过程具有重要意义。 在高炉生产中,常用单位生铁的喷煤量,即煤比这一指标来衡量喷煤情况。虽然喷煤能给高炉带来经济效益,但煤比提高到一定程度后,煤气利用率变差、煤焦置换比下降,甚至会产生悬料、难行等事故,严重影响高炉冶炼过程。因此,煤比并非越大越好,每个高炉都存在一个煤比平衡点,把平衡点的煤比定义为最佳煤比,在最佳煤比冶炼下的高炉经济效益最大。 本文首先建立了高炉喷煤的物理模型,利用物理模型结合高炉中复杂的化学反应,通过公式推导建立了高炉喷煤的数学模型;然后,利用云南省某钢厂1号高炉的现场数据和操作记录,通过计算分析了目前1号高炉喷煤后对各个指标的影响以及各指标对煤比的限制关系。过程及结果如下:结合煤比增加情况,通过计算理论燃烧温度,得到理论燃烧温度随着煤比增加而降低的变化规律;通过计算鼓风动能的数值,得到煤比增加后,鼓风动能增大的结果;利用建立的风口回旋区和死料柱的数学模型,计算了风口回旋区的形状和死料柱的高度;利用喷煤后需要风温进行热量补偿的公式,计算出风温了提高后可以增加的煤比;计算了富氧与煤比的关系;利用1号高炉全焦冶炼时作为基准期,计算了煤比增加后的置换比,并分析了焦比和燃料比的变化情况;通过对炉顶煤气成分的检测,计算出了1号高炉的煤气利用率;分析了未燃煤粉在1号高炉内的行为。 在上述研究的基础上,提出了综合效益指数的概念,建立了综合效益指数的计算公式,利用公式计算出了综合效益指数的数值,并结合煤比的变化得到了综合效益指数的变化规律。结合喷煤后各个因素对高炉的影响,综合分析得到结论:在目前工艺条件下,1号高炉的最佳煤比为150kg/t左右。通过系统计算1号高炉的最佳煤比,建立了一个计算高炉最佳煤比的系统方法。结合1号高炉的原料情况,提出了1号高炉提高最佳煤比的具体改进措施。 最后,通过建立的煤气流数学模型,利用流体力学软件FLUENT对喷煤后的高炉煤气流分布进行了模拟与分析,模拟结果与结论吻合。


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