中国与欧美大高炉运行实绩之分析北大核心

对中国与欧洲和北美的大高炉(炉缸直径≥12m,内容积≥3200m^(3))运行实绩进行了比较分析。结果表明:①中国高炉的利用系数高于欧洲和北美高炉,中国高炉的焦比比欧洲高炉要高,但总燃料比相当;②中国高炉的炉渣碱度高于欧洲高炉,欧洲高炉的某些操作者使用碱度超过2.2的烧结矿;③欧洲高炉的焦丁使用量最高,中间值是46kg/t,中国高炉中间值是40kg/t,北美高炉中间值是25kg/t;④中国高炉操作者通过使用较小风口直径来获得较高风速,而欧洲和北美高炉操作者对炉料分布控制给予了更多关注:炉料熔化行为对高炉运行至关重要,熔化行为可以解释大多数高炉运行指标不同的本质原因。     

高炉参数监控与炉况评价系统的研究及应用

现代化高炉需要对大量监控数据进行分析和处理,并从中提炼出有价值的数据,以指导高炉生产,为此,我们自主开发了高炉参数监控与炉况评价系统。根据高炉工艺情况,建立一级和二级规则库,监控高炉参数变化和波动,对高炉生产状况进行评价,同时,收集和制定高炉操作指导库,通过检索高炉操作指导库,为高炉生产提出操作指导意见。应用于高炉生产后,减少了炉况波动和能源消耗,提高了高炉生产效率。     

大型高炉稳定控制技术探讨

炼铁呈现高炉不断大型化和原燃料资源日益紧张并且质量不断劣化两大相互制约发展趋势,给大高炉操作带来较大困难,高炉稳定性下降,对高炉操作技术要求更高,而且更加精细。为了适应高炉发展需要,综合操作制度合理性和匹配性是高炉稳定的基础。结合宝钢3号高炉2010年生产攻关操作实绩,解析和探讨大型高炉稳定控制技术基本规律,进一步优化和改进大型高炉煤气流控制技术,提升应对高炉原燃料劣化的技术,推进大型高炉操作技术进步。     

高炉炉缸活性的分析探讨

高炉安全长寿、降低高炉能源消耗成为现代高炉技术发展的主要方向,而其关键在于提高高炉炉缸活性.在介绍高炉炉缸活性变差特征的基础上,从高炉上部调剂、下部调剂、渣铁物性、高炉原燃料性能等方面,就如何提高高炉炉缸活性进行了分析和探讨.     

关于高炉炉缸长寿的关键问题解析

 高炉长寿化是大型高炉发展的必然趋势,实现高炉长寿的关键在于弄清高炉侵蚀的根本原因。从高炉炉缸侵蚀机理、高炉炉缸象脚型侵蚀原因、高炉炉缸圆周方向侵蚀不均匀性、高炉冷却强度与冷却效率以及高炉炉缸维护技术等5个方面探讨了高炉长寿存在的共性问题,指出高炉炉缸炭砖损毁的本质是碳不饱和铁水对炭砖的溶蚀。具体结果表明,首先,高炉炉缸象脚型侵蚀最严重部位位于高炉炉缸死料柱的根部位置;其次,阐明了直接导致高炉存在不均匀侵蚀的主要原因在于冷却系统的冷却水量和送风系统的风量在高炉周向方向分配不均匀;然后,阐明了冷却系统的作用本质是降低耐火材料热面温度,并提出了高炉冷却强度指数及高炉冷却效率指数;最后,分析了采用无钛矿护炉和钛矿护炉两种模式的高炉炉缸维护技术。     

昆钢6号高炉长寿问题研究

高炉长寿是炼铁技术进步的重要标志,高炉寿命直接关系到钢铁企业的生存和发展.昆钢6号高炉已连续生产10年,在高炉服役期间一直伴有炉体上涨的情况,对高炉长寿构成较大威胁.结合6号高炉实际生产情况,探讨了影响6号高炉寿命的限制环节,同时提出延长高炉寿命的具体措施.     

高炉系统氯元素研究进展及未来展望

 为明晰高炉中的氯元素对干法除尘高炉冶炼过程的影响,综述了高炉入炉料中氯元素的赋存状态、行为以及所带来的危害。进一步采用离子色谱法研究了国丰1号1 780 m3干法除尘高炉氯元素的来源, 焦炭和喷吹煤粉带入高炉中氯所占入炉料带入高炉中氯总量的比例分别为45.4 %和29.48 %, 而宝钢、唐钢和迁钢的3座干法除尘高炉中氯的来源主要是烧结矿,其比例分别为47.12 %、43.59%和44.89%,这主要与高炉入炉料种类、用量以及氯元素质量分数的不同有关,所以在对待高炉氯元素来源问题上应该具体高炉具体分析。通过热力学分析得出高炉入炉料中的氯化物在高炉内主要生成HCl,基于对高炉系统氯元素的研究,提出了高炉的降氯措施,并展望了高炉系统氯元素的未来研究方向。     

碱金属对高炉生产的影响

随着高炉冶炼技术的进步,碱金属及锌等对高炉的危害越来越得到重视。碱金属在高炉内的循环富集,给高炉带来一系列不利影响。承钢近年来对高炉碱金属元素进行调查,对其炉衬侵蚀机理进行分析,结合实际生产情况提出了防止高炉碱害的措施,以减少碱金属元素危害,确保高炉长期顺行,延长高炉寿命,达到更好的经济技术指标。     

高炉装备长周期稳定生产实践

联合特钢通过高炉关键装备的技术改进,延长了高炉装备的使用寿命,高炉设备的检修周期由60～90 d延长至180～270 d;建立高炉长周期低休风率管控技术,高炉休风率降低至0.5%,实现了高炉的长周期低休风率运行;建立完善的设备运行管理制度,落实高炉全设备一体化管控制度,提高了高炉系统的稳定性,实现了高炉生产的低耗、多产、高效、长寿的目标。     

高炉炼铁过程数学模拟的研究进展

 高炉是最复杂的冶金反应器之一。为了更好地理解、优化和智能控制高炉炼铁过程,人们开发出大量的高炉数学模型。回顾了全高炉反应动力学数学模型的发展历程,重点介绍了典型研究成果——多流体高炉数学模型的创建实例及其应用;概述了国内外高炉智能专家系统的开发和应用情况;对高炉数学模型的未来发展做出了若干展望,指出CFD-DEM高炉模型、全高炉综合数学模型和专家系统的有机结合是未来高炉过程数字化和控制的发展方向。     

Evaluation of Burden Descent Model for Burden Distribution in Blast Furnace

Mathematical models for burden descending process have been applied to obtain whole burden structures in blast furnace,whereas the accuracy of those burden descent models has not been sufficiently investigated.Special evaluation method based on timeline burden profiles was established to quantitatively evaluate the error between ex-perimental and modeled burden structures.Four existing burden descent models were utilized to describe the burden structure of a 1/20 scaled warm blast furnace.Input modeling conditions including initial burden profile,descending volumes in each time interval,and normalized descending velocity distribution were determined via special image pro-cessing technology.Modeled burden structures were evaluated combined with the published experimental data.It is found that all the models caught the main profile of the burden structure.Furthermore,the improved nonuniform de-scent model (Model IV)shows the highest level of precision especially when burden descends with unstable velocity distribution tendency.Meanwhile,the traditional nonuniform descent model (Model III)may also be desirable to model the burden descending process when the burden descending velocity presents a linear tendency.Finally,the uni-form descent model (Model I)might be the first option for roughly predicting burden structure.     

高炉炉料结构的研究及其优化配料数学模型的建立

以高炉炼铁工艺计算和高炉炉料结构理论为基础,结合在炉料结构方面的最新科研成果,建立一套高炉优化配料模型,并利用软件技术开发了相应的炉料数据库、专家数据库及其优化配料的数学模型,对宝钢高炉的配料数据进行验算,结果表明建立的模型是合理可行的.该模型能够快速得到满足其约束条件的优化配料方案,优化后配料方案的吨铁成本比实际生产采用的配料方案降低0.44%.     

SDL料位控制技术在莱钢750m3高炉上的应用

针对750m^2高炉原有料位检测装置中称重料位检测法和振动料位检测法存在检测准确性差，仅能作为备用检测手段，而PNF-1201型核辐射料位计易发生料位测量信号故障，导致高炉休风、慢风的问题，决定采用SDL型闪烁料位计对PNF-1201型核辐射料位计进行改造，使料位检测信号的可靠性大大提高。应用表明，高炉由改造前的平均每年发生料位测量信号故障7．7次、休风12．8h、慢风41h，达到零故障．     

并罐式无钟炉顶布料料面中心研究

并罐式无钟炉顶的布料操作会产生蛇形偏析,形成不均匀的料面形状,导致料面透气性调节失控的问题。通过开炉布料料面形状的测试结果可知,并罐式无钟炉顶料面中心与高炉中心不重合,料面中心发生偏移。为了研究无钟布料过程中的料面分布情况,通过建立数学模型,计算炉料颗粒在高炉料面周向上的落点分布,根据落点分布得到料面对称中心位置,并将计算结果与开炉料面形状测试结果对比。根据分析计算结果,从理论出发,提出减小布料过程料流偏析的措施和建议。     

高炉可视化与仿真技术的创新和实践

高炉可视化与仿真技术是监测高炉内装料和冶炼状况并用以指导高炉操作的新技术。高炉炉顶摄像仪和 热图像仪可在线观察炉内料面和炉顶设备的运行情况;激光探测仪可在线观察高炉生产时的料面形状;高炉风口 摄像仪实时观察高炉各个风口的工作状况与喷煤情况。利用激光技术进行开炉装料测量，得到装料设备的布料规 律;布料仿真模型可模拟高炉的布料和料面下降过程，用以检查和调整布料操作。高炉可视化技术已经在沙钢 5 800 m 3 高炉和中国大陆钢铁企业的500余座高炉以及中国台湾和国外钢铁企业的20多座高炉上得到应用。     

高炉布料数学模型的开发及应用

为研究炉料在炉内的分布,对武钢1号高炉在开炉前进行了料面测量,在获得的炉料堆积规律的基础上开发了高炉布料数学模型,利用开发的数学模型模拟炉料下落的轨迹,求解料面形状,计算炉料的O/C比分布,利用模型计算结果对不同布料矩阵的布料效果实行量化评估,结合高炉专家系统中有关煤气流分布的信息,可以及时对布料矩阵作出调整.     

大型高炉实用布料模型开发

针对无料钟炉顶炉料分布检测难的现状,解析炉料的布料机理,结合生产数据和专家经验,开发大型高炉布料数学模型,并在此基础上开发仿真模型,实现了料面形状和矿焦比分布的界面化,指导高炉操作者优化布料制度。系统运行表明,模型可以有效地预测布料矩阵形成的料面形状和矿焦比分布,从而为优化高炉布料操作提供技术支撑,保障高炉稳定顺行。     

Simplified simulation of the transient behavior of temperatures in the upper shaft of the blast furnace

A one-dimensional dynamic model of the upper part of the blast furnace shaft is applied to study the evolution of gas and burden temperatures, mainly in order to shed light on the transient phenomena after charging dumps of burden. The effects of irregularities in the burden descent and charging are also studied briefly. The simulations demonstrate that the temperatures of the burden layers in the lower part of the simulated region assume a quasi-steady state, indicating that the changes in the top gas temperature experienced immediately after a dump of burden arise primarily because of heat transfer between the gas and the dump. These results support the idea that such temporary changes can be interpreted in terms of distribution of the dumps on the burden surface.     

高炉无钟炉顶布料料流宽度数学模型及试验研究

针对高炉实际操作过程中炉料的料流宽度与档位划分不一致,无钟炉顶布料后煤气流分布波动变化大,高炉顺行困难的问题,对布料操作中料流宽度计算的不足,重点考虑了炉料的受力变化对料流宽度的影响,分析了科氏力对料流宽度的影响,提出了分段考虑科氏力来计算料流宽度,修正计算了溜槽出口水平宽度的误差,建立了无钟炉顶布料的料流宽度数学模型。通过工业现场1∶10的模型试验,验证了该数学模型计算料流宽度的正确性和合理性,将料流宽度和溜槽倾角调整相一致的原则应用于2 500 m3高炉,达到了布料分布合理,气流稳定,高炉顺行的目的。     

焦炭反应性对高炉块状带含铁炉料还原的影响

研究了五种具有不同反应性的焦炭对高炉块状带含铁炉料还原的影响规律,并对料层的压差、CO体积分数以及含铁炉料的还原程度进行了分析.当炉内通入的原始气体中CO体积分数(仅考虑CO和CO₂)为72.22%时,随着焦炭反应性的增强,焦炭气化速率加快,含铁炉料颗粒周围的CO体积分数升高,含铁炉料的还原度依次增高,还原度从使用低活性焦炭时的33.18%增大到使用高活性焦炭时的53.83%;而当原始气体成分中CO体积分数为66.67%时(低于900℃还原FeO的平衡气相体积分数),使用高反应性焦炭也可还原出金属铁.由此可见,适当增加入炉焦炭的反应性,可促进焦炭与含铁炉料间的耦合反应,提升料层CO体积分数,提高含铁炉料进入软熔带区域的金属化率.