高炉能质平衡模型与富氧喷煤工艺分析.pdf

中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn高炉能质平衡模型与富氧喷煤工艺分析1张海军姜泽毅林林张欣欣北京科技大学机械工程学院北京(100083)E-mail：[e-mail]摘要：本文在全面分析富氧喷煤高炉能质平衡关系的基础上开发了富氧喷煤高炉能质平衡模型。为确定冶炼过程的还原参数应用未反应核模型原理建立了高炉炉身区一维稳态传热传质模型采用数值解法求得间接还原度。通过富氧喷煤高炉能质平衡和炉身区传热传质过程的计算分析探讨了高炉在富氧喷煤条件下主要工艺参数的关联关系为高炉富氧喷煤的最佳设计和优化操作提供有利参考。关键词：高炉富氧喷煤间接还原度能质平衡中图分类号：TF51．引言高炉富氧喷煤是现代高炉的重要技术之一高炉富氧鼓风是指往高炉鼓风中加入工业氧使鼓风中的氧含量超过大气中的含氧量。高炉使用富氧鼓风可加速碳燃烧在燃料比不变的情况下使产量增加富氧喷煤作为当今高炉强化冶炼的主要技术措施在国内外得到迅速的发展其主要目的是以煤代焦解决焦煤短缺降低生铁成本减少环境污染。随着鼓风含氧量和喷吹煤粉量的增加高炉冶炼行程诸如炉料和煤气流分布炉内温度场以及还原与热交换过程均发生明显变化.因此必须正确掌握富氧喷煤特征和调节规律及时采取适宜的调节方法以控制炉况稳定顺行实现最佳生产指标。富氧喷煤后高炉的操作条件将大幅度改变大量采用经验数据的传统计算方法将产生重大误差如假定间接还原度不考虑不同煤粉分解热的影响[1]理论燃烧温度的计算和选择等。因此亟需开发一种适合于富氧喷煤的高炉能质平衡模型。本文在全面分析富氧喷煤高炉能质平衡关系的基础上开发了富氧喷煤高炉能质平衡模型。为确定冶炼过程的还原参数应用未反应核模型原理建立了高炉炉身区一维稳态传热传质模型采用数值解法求得间接还原度。同时探讨了喷煤量对高炉工艺参数的影响。2．高炉能质平衡模型2.1物料平衡高炉物料平衡是指高炉冶炼单位生铁消耗的原燃料和风量等于产出的生铁、炉渣、煤气和炉尘等的总和。通常的物料平衡计算需要假定铁的间接还原度由于富氧喷煤后高炉操作条件发生变化需要计算间接还原度进而才能准确地求解物料平衡。本文通过炉身区数值传热传质模型求得间接还原度。2.2能量平衡高炉能量平衡是评价高炉热能利用、分析高炉热工特性的有效分析方法对寻求高炉节能降耗、提高生产效率和提高设备寿命有重大实际意义。通过热平衡测试与分析能够了解高炉内热量消耗状况分析高炉冶炼过程热消耗的问题找出进一步改善能量利用降低燃料1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20060008010）的资助。-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn消耗的途径。并且它还是计算理论焦比及各种因素对焦比之影响的基础。2.3焦比计算炼铁焦比是高炉冶炼最重要的技术经济指标之一。焦比表明高炉冶炼能耗的多少决定生铁的成本影响高炉生产率及工厂的效益。炼铁工艺计算中的焦比计算是更为重要的计算。通常的焦比计算铁的间接还原度都是已知或预先确定的。但是间接还原度在工艺计算和高炉操作中都是一个十分重要的参数。冶炼过程中直接还原度处于变动中它影响着碳素消耗和热量消耗是焦比的决定性因素。因此将间接还原度作为未知数进行焦比计算所得到的焦比才更加准确。本文中通过建立炉身区一维传热数学模型来求得间接还原度。本文采用物料（C平衡）和高温区热平衡联立求解焦比的方法[2]来确定焦比其计算公式如式（1）。其中高温区是指高炉1000℃以下的区域。CCCC][jIBd（式）Wck