本發(fā)明屬于煉鋼高爐爐缸活性監(jiān)測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種監(jiān)測(cè)高爐爐缸活性的爐缸工作活躍指數(shù)量化方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的管理者和生產(chǎn)者總是全力維護(hù)高爐生產(chǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，以獲取鋼鐵企業(yè)的最大效益。而爐缸活性猶如高爐生產(chǎn)的“心臟”，一般維持著整個(gè)高爐生產(chǎn)的健康發(fā)展，一旦爐缸活性出現(xiàn)問(wèn)題，破壞高爐穩(wěn)定順行，那么帶來(lái)的損失是非常巨大的。就目前而言，爐缸活性的量化監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為高爐生產(chǎn)的熱點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)爐缸活性的量化計(jì)算，怎樣實(shí)現(xiàn)對(duì)爐缸活性的在線監(jiān)測(cè)，如何在最短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)爐缸活性的異常變化，從而在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)爐缸活性，是行業(yè)內(nèi)亟待解決的問(wèn)題，其根本目的就是要維護(hù)高爐生產(chǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，確保沒(méi)有高爐爐缸堆積等惡性生產(chǎn)事故的發(fā)生，從而避免造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，為降本增效保駕護(hù)航。
眾所周知，中國(guó)鋼鐵行業(yè)自2012年第1季度出現(xiàn)21世紀(jì)首次全行業(yè)虧損后，全面進(jìn)入微利甚至局部虧損的局面。中國(guó)鋼鐵行業(yè)正面臨著“三低一高”的“新常態(tài)”，即“低增長(zhǎng)、低價(jià)格、低效益、高壓力”。面對(duì)這種前所未有的“新常態(tài)”，中國(guó)鋼鐵行業(yè)只有通過(guò)不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展，才能找到未來(lái)的出路。煉鐵作為鋼鐵行業(yè)的重要組成部分，占據(jù)著鋼鐵生產(chǎn)總成本的70％以上，肩負(fù)著整個(gè)行業(yè)節(jié)能減排、降本增效的重任。如何以新挑戰(zhàn)為契機(jī)，實(shí)現(xiàn)煉鐵技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展，是解決鋼鐵行業(yè)困境的重要戰(zhàn)略措施之一。
本鋼板材煉鐵廠自建廠以來(lái)，在降本增效方面做出了很多努力，尤其是東北最大的本鋼新1號(hào)高爐(4747m3)，在一段時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)過(guò)萬(wàn)，燃料比500kg/t以下，焦比320kg/t以下的本鋼煉鐵歷史最好指標(biāo)。但是，由于受到原燃料條件、大高爐操作理念等因素的制約，煉鐵廠在長(zhǎng)期維持且進(jìn)一步降本增效方面遇到了瓶頸，尤其是面對(duì)整個(gè)鋼鐵行業(yè)步入“寒冬期”的現(xiàn)狀，降本增效成為當(dāng)務(wù)之急，而轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展更是迫在眉睫。
從根本上說(shuō)，高爐煉鐵的降本增效就是要以高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行為基礎(chǔ)，以降低燃料消耗為目標(biāo)。若高爐生產(chǎn)爐況失常，不僅不能降低成本，還會(huì)帶來(lái)巨大的損失。近些年來(lái)，我國(guó)相繼投產(chǎn)了多座大型高爐，由于對(duì)大型高爐的操作理念還處于探索階段，許多高爐投產(chǎn)后不久便出現(xiàn)了爐缸活性失常的惡性事故，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上百億元人民幣。因此，我們不禁要問(wèn)，究竟什么是爐缸活性，如何正確理解爐缸活性問(wèn)題，爐缸活性與哪些因素有關(guān)系，如何實(shí)現(xiàn)爐缸活性的量化監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)爐缸活性失常應(yīng)如何恢復(fù)，如何提出適應(yīng)不同高爐的爐缸活性量化標(biāo)準(zhǔn)，爐缸活性問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前高爐煉鐵的焦點(diǎn)。
本鋼板材煉鐵廠新1號(hào)高爐在2010年發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的爐缸活性失常事故，恢復(fù)爐況用時(shí)近一年，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐缸活性的量化監(jiān)測(cè)早已成為新1號(hào)高爐生產(chǎn)急需的必要措施。
近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些高校和企業(yè)加大了對(duì)爐缸活性的研究，提出了一些計(jì)算爐缸活性的模型，例如爐缸活躍性指數(shù)模型和爐缸工作活躍指數(shù)模型。雖然這些模型可以計(jì)算出爐缸活性狀態(tài)，但總結(jié)起來(lái)，還存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：
(1)計(jì)算結(jié)果滯后。爐缸活躍性指數(shù)模型是利用爐缸爐底各層中心熱電偶溫度均值與爐缸側(cè)壁各層熱電偶溫度均值的比值。而用爐缸爐底各層中心熱電偶的溫度均值來(lái)反映爐缸中心死焦堆的滲透能力是間接的，當(dāng)該溫度出現(xiàn)明顯降低時(shí)，就已經(jīng)表明這時(shí)的死焦堆的滲透能力處于崩潰的狀態(tài)，爐缸已經(jīng)失去活性，未能達(dá)到盡早發(fā)現(xiàn)爐缸活性失常的目的。
(2)計(jì)算結(jié)果失真。爐缸工作活躍指數(shù)模型在高爐爐況正常時(shí)，可以很好的描述高爐爐缸活性；但是，在爐缸活躍性失常時(shí)，該模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況是嚴(yán)重不符的，呈現(xiàn)相反的結(jié)果，不能真實(shí)反應(yīng)爐缸活性狀態(tài)。
(3)單一模型在生產(chǎn)中難發(fā)揮作用。實(shí)踐表明，影響爐缸活性的因素多且復(fù)雜，僅憑借一種模型的計(jì)算結(jié)果判斷爐缸活性，顯然是片面的。需要將多種模型進(jìn)行整合，充分發(fā)揮出每個(gè)模型的作用，形成多種同時(shí)存在的依據(jù)或特征，從而綜合判斷出爐缸活性的真實(shí)情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種監(jiān)測(cè)高爐爐缸活性的爐缸工作活躍指數(shù)量化方法，完全克服了傳統(tǒng)模型計(jì)算結(jié)果滯后、失真的缺點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)多角度、全方面的監(jiān)測(cè)爐缸活性狀態(tài)提供更多的判斷依據(jù)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種監(jiān)測(cè)高爐爐缸活性的爐缸工作活躍指數(shù)量化方法，所述爐缸工作活躍指數(shù)HWA的計(jì)算方法如式(1)、式(2)、式(3)和式(4)所示：
式中，DMT為爐芯死料柱溫度，Tc為爐缸側(cè)壁各層熱電偶溫度均值；
式中，Tf為理論燃燒溫度，Vbosh為爐腹煤氣量，D為爐缸直徑，F(xiàn)R為燃料比，ΔT為爐渣流動(dòng)性指數(shù)，ηCO C為CO利用率，Dpcoke為爐芯死料柱焦炭尺寸；
式中，QRCO為碳素燃燒生成CO2釋放的熱量，QRHO為燃料中氫燃燒生成H2O釋放的熱量；
ΔT＝T出鐵-T流-50 (4)
式中，T出鐵為高爐出鐵溫度，T流為爐渣流動(dòng)溫度。
當(dāng)高爐生產(chǎn)正常時(shí)，DMT在1380-1450℃之間波動(dòng)，一般低于渣鐵出爐溫度70℃以上，表明這時(shí)的渣鐵可以順暢的流進(jìn)并流出爐缸，即爐缸活性正常；若DMT低于1360℃，甚至低于一般爐渣的熔化性溫度的時(shí)候，表明爐渣的粘度增大，流動(dòng)性下降，這會(huì)導(dǎo)致死料柱的透氣性和透液性變差，即爐缸活性下降。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，不僅完全克服了傳統(tǒng)方法計(jì)算結(jié)果滯后、失真的缺點(diǎn)，并且通過(guò)集成新的爐溫預(yù)報(bào)模型、物理熱指數(shù)模型、理論燃燒溫度計(jì)算優(yōu)化模型、爐缸工作出鐵指數(shù)模型、銅冷卻壁熱面狀況計(jì)算模型、Rist操作線計(jì)算模型等，為實(shí)現(xiàn)多角度、全方面的監(jiān)測(cè)爐缸活性狀態(tài)，提供更多的判斷依據(jù)。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例中高爐整個(gè)爐況波動(dòng)及恢復(fù)過(guò)程的爐缸工作活躍指數(shù)結(jié)果。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明提出利用爐芯死料柱溫度代替爐缸爐底各層中心熱電偶溫度均值，由于爐芯死料柱溫度能夠直接反映死焦堆的溫度狀態(tài)及其變化，從而可以在最短的時(shí)間內(nèi)反映出死焦堆的滲透能力的變化。爐芯死料柱溫度越高，死焦堆的滲透能力越強(qiáng)，爐缸活性越好，反之亦反。
實(shí)施例
本鋼新一號(hào)高爐于2014年11月11日至2014年11月13日進(jìn)行72小時(shí)年修，休風(fēng)前爐況整體穩(wěn)定順行，但由于受到原燃料質(zhì)量波動(dòng)，風(fēng)口及冷卻壁破損漏水等因素的影響，爐缸熱狀態(tài)穩(wěn)定性差，爐溫存在波動(dòng)，壓差偶有冒尖，表1是新一號(hào)高爐2014年11月上旬主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均值。
表1新一號(hào)高爐2014年11月上旬技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均值
2014年11月14日新一號(hào)高爐復(fù)風(fēng)后，爐況開(kāi)始惡化，風(fēng)量比正常時(shí)萎縮150～200m3·min-1，壓差頻繁冒尖，寬尺滑尺現(xiàn)象顯著增加，開(kāi)始出現(xiàn)明顯的管道行程，出鐵爐溫先熱后涼，波動(dòng)劇烈，爐缸熱狀態(tài)失去穩(wěn)定性。先后采取了退負(fù)荷，擴(kuò)大布料角差，加凈焦等措施，依然沒(méi)有獲得很好的效果。表2是新一號(hào)高爐11月中下旬主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均值。
表2新一號(hào)高爐2014年11月中下旬技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均值
為了尋求造成爐況波動(dòng)的根本原因，盡快恢復(fù)爐況，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用本專(zhuān)利提出的量化方法對(duì)爐缸活性進(jìn)行了量化計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示：高爐年修前，爐缸活性狀態(tài)整體處于正常水平，爐缸工作活躍指數(shù)在11～12之間波動(dòng)，但數(shù)據(jù)整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明休風(fēng)前爐缸活性狀態(tài)就已經(jīng)開(kāi)始下滑；高爐復(fù)風(fēng)后，爐缸活性狀態(tài)出現(xiàn)明顯惡化，爐缸工作活躍指數(shù)下降到9～10.5的水平，最低值為11月25日的8.99。計(jì)算結(jié)果表明，造成爐況波動(dòng)的根本原因就是爐缸活性失常，高爐爐缸不活，爐缸活性低于正常值的15％，需要盡快采取相應(yīng)措施，及時(shí)將爐缸活性恢復(fù)至正常水平，避免爐缸活性的進(jìn)一步惡化，發(fā)生爐缸堆積等惡性事故。2014年12月初，通過(guò)采取改善原燃料質(zhì)量，減小焦炭批重，增加中心焦量等措施，爐缸活性得到了明顯的恢復(fù)。爐缸工作活躍指數(shù)提高至10～11的水平，高爐爐況趨于正常，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到改善，表3是2014年12月上中旬的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均值。
表3新一號(hào)高爐2014年12月上中旬技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均值
整個(gè)爐況波動(dòng)及恢復(fù)過(guò)程的爐缸活性量化計(jì)算結(jié)果如圖1所示。實(shí)踐證明，本發(fā)明提出的爐缸工作活躍指數(shù)量化方法可以真實(shí)的反應(yīng)爐缸活性狀態(tài)，有效地幫助高爐操作者及時(shí)把握爐缸活性，當(dāng)爐缸活性下降或失常時(shí)，可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并盡早進(jìn)行操作干預(yù)，及時(shí)地避免了因爐缸活性惡化所造成的損失，從而在維護(hù)爐缸活性，保持高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行等方面發(fā)揮作用。