高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107604115A(43)申请公布日2018.01.19(21)申请号201710815775.8(22)申请日2017.09.12(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号武汉科技大学(72)发明人陶成张伟代晶汤松辉冯文志薛正良(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人王和平(51)Int.Cl.C21B5/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法(57)摘要本发明涉及冶金工程技术领域，特别是一种高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，以高炉煤气部分燃烧工艺反应过程中的化学平衡、热平衡和物质平衡为基础，建立反应数学模型；利用所述反应数学模型在多组预设温度下计算高炉煤气部分燃烧后的气体参数以及耗氧量；根据多组预设温度与耗氧量的对应关系拟合预设温度-耗氧量趋势线；根据预设温度-耗氧量趋势线通过调节输入的工业氧体积以使燃烧后的气体温度为所需温度。可以得出预设温度与耗氧量之间的线性关系，从而通过调整输入的氧气量来达到控制燃烧后气体温度的目的。CN107604115ACN107604115A权利要求书1/2页1.一种高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：以高炉煤气部分燃烧工艺反应过程中的化学平衡、热平衡和物质平衡为基础，建立反应数学模型；步骤2：利用所述反应数学模型在多组预设温度下计算高炉煤气部分燃烧后的气体参数以及耗氧量；步骤3：根据多组预设温度与耗氧量的对应关系拟合预设温度-耗氧量趋势线；步骤4：根据预设温度-耗氧量趋势线通过调节输入的工业氧体积以使燃烧后的气体温度为所需温度。2.如权利要求1所述的高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，其特征在于，所述高炉煤气部分燃烧后的耗氧量为：其中n表示所使用的工业氧纯度为n％；VCO2_0为燃烧前反应物气体中CO2体积；VCO2、VH2O为燃烧后产物气体中CO2，H2O的体积。3.如权利要求1所述的高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，其特征在于，所述反应数学模型包括五个方程组：其中：θΔGwater-gas为水煤气的标准单位体积反应吉布斯自由能变；VH2_0，VCO2_0，VCO_0为燃烧前反应物气体中H2，CO2，CO的体积；VH2，VCO2，VH2O，VCO为燃烧后产物气体中H2，CO2，H2O，CO的体积；Cp为反应物气体的热容；Cp_0为燃烧前反应物气体的热容；Vtop_shaft为燃烧前反应物气体的总体积；2CN107604115A权利要求书2/2页ttop为燃烧前反应物气体的温度；HCO-CO2为CO燃烧生成CO2的单位体积焓变；HH2-H2O为H2燃烧生成H2O的单位体积焓变；Cp_1为燃烧后产物气体的单位体积热容；t_shaft为燃烧后产物气体的温度，该温度为外部输入的预设温度；α1，α2为中间变量；η为热量利用率；x1，x2，x3，x4，x5为H2、CO、CO2、N2、H2O的体积分数；θθθθθHH2，HCO，HCO2，HN2，HH2O为H2、CO、CO2、N2、H2O的相对焓；n为工业氧气的纯度百分数。如权利要求3所述的高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，其特征在于，所述反应数学模型方程(4)中的Cp_1采用迭代法进行求解。4.如权利要求4所述的高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，其特征在于，所述迭代法求解过程为：步骤a：赋予Cp_1一个初始值，利用方程(4)计算出VH2，VCO2，VH2O，VCO；步骤b：将VH2，VCO2，VH2O，VCO带入方程(5)，求取出一个新的Cp_1值；步骤c：将新的Cp_1值带入方程(4)，重复步骤a和步骤b的操作，直至最后求取出的Cp_1值与上一次求取出的Cp_1值差值绝对值小于0.0001，则整个迭代过程结束。5.如权利要求3所述的高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，其特征在于：所述t_shaft为500-2600℃。3CN107604115A说明书1/7页高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法技术领域[0001]本发明涉及冶金工程技术领域，特别是一种高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法。背景技术[0002]炉顶煤气循环是最有可能使氧气鼓风高炉炼铁工艺实现规模化的辅助技术之一。氧气高炉工艺的主要特点是采用氧气代替传统的热风，大量喷吹煤粉，炉顶煤气经脱除灰尘、水分后，经过预热处理返回高炉循环利用。将炉顶煤气的循环利用技术运用于氧气高炉工艺，可以有效降低其CO2排放量，对保持炼钢长流程的竞争力以及促进钢铁行业的发展有深远影响。[0003]目前，炉顶煤气循环利用的加热环节存在两种方法：(1)管式换热装置预热：一部分煤气在燃