一种高炉喷吹煤优化配煤的方法与流程

    技术2025-03-05  45


    本发明属于高炉炼铁喷吹煤优化配煤,尤其涉及一种高炉喷吹煤优化配煤的方法。


    背景技术:

    1、喷吹煤粉工艺是将研磨、混合后的煤粉通过高炉风口插枪以固定压力和流速喷入炉内,在进入风口前端后瞬时燃烧并产生热量,进而起到置换和替代一定量焦炭的作用。随着焦炭资源的日渐匮乏和价格攀升,如何高效的利用好喷吹煤粉与焦炭价差,提高煤焦置换比,实现生铁成本的下降,是当前业内高炉具备竞争力的必要手段之一。

    2、如何提高喷吹煤粉的经济性,就要结合现有喷吹煤资源进行优化搭配,常规的煤粉检验指标包括:发热量、着火点、燃烧性、反应性、流动性、可磨性和爆炸性等。因此,在配煤方案的设计过程中,需要充分考虑煤种的物化特性及其燃烧效果。目前绝大多数喷吹煤粉结构选用无烟煤+烟煤的搭配形式,当烟煤配比越高时,其着火温度越低,煤粉燃烧率越高,烟煤配比的增加可以提升高炉内的还原性气氛,为高炉还原铁提供更多的氢元素,但是其易燃易爆性也带来了安全风险,为此工艺上会选择氮气惰化技术等方式进行安全保护,以确保系统的稳定运行。

    3、总体来看,喷吹煤优化配煤技术是一个涵盖了煤种特性、高炉冶炼需求、设备适应性等多因素的系统工程,建立优化优化配煤系统确定喷吹煤配煤方案是一种有效而科学的方法。技术人员可以根据配煤方案设计和技术实施结果,实现高炉冶炼的高效、稳定运行,为企业带来显著的经济效益。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种高炉喷吹煤优化配煤的方法,旨在解决各单种喷吹用煤如何合理搭配使用,优化配煤后既能够保证喷吹煤质量满足高炉生产需求、又能够实现喷吹煤成本最低。此方法能解决人工实验配煤工作量大、精准度差、难以找到最优配煤方案的问题。

    2、为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

    3、本发明一种高炉喷吹煤优化配煤的方法,包括如下步骤:

    4、步骤1:先建立高炉喷吹用单种煤数据库;

    5、步骤2:设定喷吹煤工业分析元素分析约束优化配煤约束条件

    6、优化配煤首先必须满足对高炉喷吹煤粉的固定碳,水分,灰分,挥发分,热值工业分析指标要求;同时高炉喷吹煤粉应对主要元素及有害元素含量进行约束;

    7、

    8、式中:pi为煤粉i在混合煤中所占比例值;n为单煤种数;iji为煤粉i中工业分析元素指标j的值;aj、bj分别对应为混合煤中各工业分析元素分析指标约束的下限和上限;

    9、步骤3:设定煤粉安全性能工艺性能约束:研究表明混合煤粉的着火点、灰熔融性、爆炸性与单种煤粉并不具有加和性;但混合煤的燃烧性、可磨性指数、喷流性指数参数可进行加和后的指标约束;

    10、

    11、式中:pi为煤粉i在混合煤中所占比例值;n为单煤种数;iji为煤粉i中工艺性能指标j的值;minij、maxij分别对应为混合煤中各工艺性能指标约束的下限和上限;

    12、步骤4:设定配比及资源量约束

    13、优化配煤过程要保证单种煤配比和为100%的约束条件,同时要保证各单种煤使用量低于采购提供的资源量;具体表达式如下:

    14、

    15、式中:p i为煤粉i在混合煤中所占比例值;n为单煤种数;qi为单种煤i的最大供应量;

    16、步骤5:应用vb+excelvba编程建立优化配煤计算模型

    17、优化配煤是一个数学规划问题,高炉对混煤的煤质要求即构成配煤的约束条件,优化配煤就在满足配煤质量指标的前提下,综合考虑混煤的发热量、着火点、燃烧性、反应性、流动性、可磨性和爆炸性因素,追求混煤的成本最优目标,其计算公式为:

    18、

    19、式中pmin为喷吹煤成本;n为混配煤种数目;pi为单种煤价格;ii为单煤配比;

    20、步骤6:求解优化配煤方案

    21、求解高炉优化配煤采用线性规划迭代算法,首先求得一个基本可行解,作为迭代的初始可行解,然后从初始基本可行解出发,通过迭代逐步得到最优的基本可行解,确定满足生产需求的最优配煤方案。

    22、进一步的,所述步骤1)中,数据库包括各单种煤性能指标。

    23、进一步的,所述单种煤性能指标具体至少包括:工业分析、元素分析、可磨性指数、爆炸性分析、喷流特性分析。

    24、进一步的,所述步骤1)中,通过vb程序设计能够对数据库内单种煤数据的增加、删除、更新、查询。

    25、与现有技术相比,本发明的有益技术效果:

    26、1)可给出满足高炉对喷吹煤指标要求的最优配煤方案,可给企业带来显著的经济效益。

    27、2)在市场条件等客观条件变化时,可及时准确的测算最优配煤方案,给出相应的生产调整方案。

    28、3)可省去工程技术人员复杂的手工计算和实验室试验。



    技术特征:

    1.一种高炉喷吹煤优化配煤的方法,其特征在于:包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤优化配煤的方法,其特征在于:所述步骤1)中,数据库包括各单种煤性能指标。

    3.根据权利要求2所述的高炉喷吹煤优化配煤的方法,其特征在于:所述单种煤性能指标具体至少包括:工业分析、元素分析、可磨性指数、爆炸性分析、喷流特性分析。

    4.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤优化配煤的方法,其特征在于:所述步骤1)中,通过vb程序设计能够对数据库内单种煤数据的增加、删除、更新、查询。


    技术总结
    本发明公开了一种高炉喷吹煤优化配煤的方法,包括如下步骤:步骤1:先建立高炉喷吹用单种煤数据库;步骤2:设定喷吹煤工业分析元素分析约束优化配煤约束条件;步骤3:设定煤粉安全性能工艺性能约束;步骤4:设定配比及资源量约束;步骤5:应用VB+EXCELvba编程建立优化配煤计算模型;步骤6:求解优化配煤方案。本发明的目的是提供一种高炉喷吹煤优化配煤的方法,旨在解决各单种喷吹用煤如何合理搭配使用,优化配煤后既能够保证喷吹煤质量满足高炉生产需求、又能够实现喷吹煤成本最低。此方法能解决人工实验配煤工作量大、精准度差、难以找到最优配煤方案的问题。

    技术研发人员:何晓义,付利俊,郑占斌,杨帆,刘冬冬
    受保护的技术使用者:包头钢铁(集团)有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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