一种高炉的入炉风温控制方法

技术领域

本发明涉及高炉冶炼控制技术领域，尤其涉及一种高炉的入炉风温控制方法。

背景技术

高炉入炉风温，是高炉最直接最有效的能源因子，风温带热能占高炉热能的30％左右，在高炉内部利用率达100％，如果能够有效利用风温，将对降低高炉能耗起到显著效果。

高炉强化冶炼期间入炉风温实施的操作方法，分为低风温、高风温两种极端状态下的操作方法。现有的低风温操作方法最直接的问题就是导致高炉产量降低；高风温操作方法中，随着风温提高，炉内压力升高，通常以打开混风阀降低风温，这样就相当于所烧的高风温无效，浪费烧炉煤气。

发明内容

本发明提供了一种高炉的入炉风温控制方法，以解决高炉产量降低和浪费高炉煤气的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种高炉的入炉风温控制方法，包括：

判断热风炉的运行状态；

当热风炉正常运行时，获取高炉在烧炉完成时的最高风温和送风结束时的最低风温；其中，所述热风炉用于为所述高炉提供风温；

根据所述最高风温和所述最低风温，确定所述热风炉换炉前后的风温差；

根据所述风温差和铁水含硅量调节送风温度，以保持热量平衡。

可选的，所述根据所述风温差和铁水含硅量调节送风温度，包括：

当所述风温差小于风温差阈值时，将所述铁水含硅量上限降低至第一预设值，同时增加入炉焦炭负荷，根据铁水含硫量，增加炉渣二元碱度；

待炉内压量关系稳定后，将所述送风温度提升至第一温度预设值。

可选的，所述根据所述风温差和铁水含硅量调节送风温度，还包括：

当所述风温差大于所述风温差阈值时，且所述铁水含硅量上限大于所述第一预设值时，控制所述热风炉采取三座并联送风；

待所述送风温度提升至第二温度预设值时，控制送风时间最长的所述热风炉退出；其中，所述第二温度预设值大于所述第一温度预设值。

可选的，在所述控制送风时间最长的所述热风炉退出之后，还包括：

待所述炉内压量关系稳定后，根据下料速度及所述送风温度确定是否恢复喷煤量。

可选的，在判断热风炉的运行状态之后，还包括：

当所述热风炉故障时，获取所述高炉的风量；

根据所述风量计算所述高炉的燃烧温度区间；

根据实时送风温度和所述燃烧温度区间确定目标燃烧温度；

根据所述目标燃烧温度调节所述送风温度，以保持热量平衡。

可选的，所述根据实时送风温度和所述燃烧温度区间确定目标燃烧温度，包括：

当所述送风温度大于第三温度预设值时，确定所述目标燃烧温度为所述燃烧温度区间的最大值；

当所述送风温度小于等于所述第三温度预设值且大于第四温度预设值时，确定所述目标燃烧温度为所述燃烧温度区间的中间值；

当所述送风温度小于等于所述第四温度预设值且大于第五温度预设值时，确定所述目标燃烧温度为所述燃烧温度区间的最小值与所述燃烧温度区间的中间值的差值；

当所述送风温度小于所述第五温度预设值时，确定所述目标燃烧温度为所述燃烧温度区间的最小值；

其中，所述第一温度预设值、所述第二温度预设值、所述第三温度预设值、所述第四温度预设值和所述第五温度预设值之间的大小关系为：

所述第三温度预设值＞所述第四温度预设值＞所述第五温度预设值。

可选的，当所述送风温度小于等于所述第三温度预设值且大于第四温度预设值时，确定所述目标燃烧温度为所述燃烧温度区间的中间值，包括：

在所述送风温度每下降预设温度后，增加一次第一预设富氧量；其中，增加富氧量时的下料速度小于第一预设下料速度。

可选的，当所述送风温度小于等于所述第四温度预设值且大于第五温度预设值时，确定所述目标燃烧温度为所述燃烧温度区间的最小值与所述燃烧温度区间的中间值的差值，包括：

在所述送风温度每下降预设温度后，增加一次第二预设富氧量；其中，所述第二预设富氧量小于所述第一预设富氧量。

可选的，当所述送风温度小于所述第五温度预设值时，确定所述目标燃烧温度为所述燃烧温度区间的最小值，包括：

在所述送风温度每下降预设温度后，增加一次第三预设富氧量，同时降低喷吹煤粉量；其中，所述第三预设富氧量小于所述第二预设富氧量。

可选的，在根据所述目标然后温度调节所述送风温度之时，还包括：

控制矿石批重、所述炉渣二元碱度和炉顶压力。

本发明实施例提供的技术方案，通过判断热风炉的运行状态，当热风炉设备正常运行时，采用高风温控制方法，获取高炉在烧炉完成时的最高风温和送风结束时的最低风温；根据最高风温和最低风温，确定热风炉换炉前后的风温差；根据风温差和铁水含硅量调节送风温度，以保持热量平衡。当风温差较大时，必然有最高风温超出高温度阈值和/或最低风温低出低温度阈值；如果送风温度高于高风温控制的风温范围时，并且铁水含硅量上限大于预设值，通过控制热风炉的运行数量，降低最高风温，当送风温度达到温度预设值时，减少热风炉的运行数量，待炉内压量关系稳定后，根据喷煤量降低送风温度，以保持热量平衡；如果送风温度低于高风温控制的风温范围时，通过增加鼓风湿度，提升最低风温，根据高炉内现有的铁水含硅量控制标准，将高炉铁水含硅量控制标准上限降低，调整入炉焦炭负荷，待炉内压量关系稳定后，将送风温度提升至温度预设值，以保持热量平衡。本发明实施例提供的技术方案，可有效避免高炉的入炉风温过高时，通过打开混风阀通入冷风以实现降低风温，导致高炉的入炉风温利用率较低、浪费煤气的问题，并提升高炉风温的利用率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的另一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图。

图3为本发明实施例提供的又一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图。

图4为本发明实施例提供的再一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图。

图5为本发明实施例提供的再一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图，本实施例可适用于高炉产量降低和浪费高炉煤气的情况。参见图1，该方法包括：

S110、判断热风炉的运行状态。

具体地，由于热风炉用于为高炉提供风温，因此在对高炉的入炉风温进行控制时，需提前判断热风炉的运行状态，根据热风炉的运行状态和当前运行状态下所需的控制参数，对高炉的送风温进行调节；其中，热风炉的运行状态包括：热风炉正常运行和热风炉故障两种运行状态。

S120、当热风炉正常运行时，获取高炉在烧炉完成时的最高风温和送风结束时的最低风温。

具体地，在高炉冶炼期间，通过温度传感器获取高炉在烧炉完成时的最高风温和送风结束时的最低风温。其中，热风炉用于为高炉提供风温；烧炉属于热风炉系统的其中一种工作模式。热风炉系统有烧炉、送风和焖炉三种工作模式。热风炉处于烧炉模式时，向热风炉送入煤气和助燃空气，燃料燃烧产生的热量使热风炉蓄热。热风炉处于送风模式时，向燃烧结束的热风炉送入冷风，经热风炉加热后送入高炉。热风炉所有阀门全部关闭则为焖炉模式。高炉冶炼期间，热风炉的三种工作模式相互切换并循环运行，一般为一小时烧炉，然后一小时送风，最后10-15分钟焖炉。

S130、根据最高风温和最低风温，确定热风炉换炉前后的风温差。

具体地，采用以下公式计算热风炉换炉前后的风温差；

ΔT＝Tmax-Tmin，其中，ΔT为热风炉换炉前后的风温差，Tmax为高炉在烧炉完成时的最高风温，Tmin为高炉在送风结束时的最低风温；确定热风炉换炉前后的风温差其作用在于，通过风温差可以更精准的调节送风温度，提升风温的利用率。

示例性地，韶钢7号高炉热风炉烧炉完成时最高风温可达1230℃，送风结束时风温低至1190℃，风温差ΔT＝40℃，送风制度为两烧两送。其中，两烧两送具体可理解为四座热风炉的操作状态处于集中、联锁、联动的状态，同时确保四座热风炉在两烧两送状态时有效，且四座热风炉的状态不能交叉(烧炉、送风、烧炉、送风或者送风、烧炉、送风、烧炉)，实现四座热风炉循环送风。

S140、根据风温差和铁水含硅量调节送风温度，以保持热量平衡。

具体地，根据风温差和铁水含硅量调节送风温度，当风温差较小时，通过增加鼓风湿度，提升最低风温，根据高炉内现有的铁水含硅量控制标准，将高炉铁水含硅量控制标准上限降低，调整入炉焦炭负荷，待炉内压量关系稳定后，将送风温度提升至温度预设值，以保持热量平衡；当风温差较大时，并且铁水含硅量上限大于预设值，通过控制热风炉的运行数量，降低最高风温，当送风温度达到温度预设值时，减少热风炉的运行数量，待炉内压量关系稳定后，根据喷煤量降低送风温度，以保持热量平衡。

本发明实施例提供的技术方案，通过判断热风炉的运行状态，当热风炉设备正常运行时，采用高风温控制方法，获取高炉在烧炉完成时的最高风温和送风结束时的最低风温；根据最高风温和最低风温，确定热风炉换炉前后的风温差；根据风温差和铁水含硅量调节送风温度，以保持热量平衡。当风温差较大时，必然有最高风温超出高温度阈值和/或最低风温低出低温度阈值；如果送风温度高于高风温控制的风温范围时，并且铁水含硅量上限大于预设值，通过控制热风炉的运行数量，降低最高风温，当送风温度达到温度预设值时，减少热风炉的运行数量，待炉内压量关系稳定后，根据喷煤量降低送风温度，以保持热量平衡；如果送风温度低于高风温控制的风温范围时，通过增加鼓风湿度，提升最低风温，根据高炉内现有的铁水含硅量控制标准，将高炉铁水含硅量控制标准上限降低，调整入炉焦炭负荷，待炉内压量关系稳定后，将送风温度提升至温度预设值，以保持热量平衡。本发明实施例提供的技术方案，可有效避免高炉的入炉风温过高时，通过打开混风阀通入冷风以实现降低风温，导致高炉的入炉风温利用率较低、浪费煤气的问题，并提升高炉风温的利用率。

图2为本发明实施例提供的另一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图，本发明实施例在上述实施例的基础之上对前述实施例进行进一步的细化。参见图2，该方法包括：

S210、判断热风炉的运行状态；

S220、当热风炉正常运行时，获取高炉在烧炉完成时的最高风温和送风结束时的最低风温。

S230、根据最高风温和最低风温，确定热风炉换炉前后的风温差。

S240、当风温差小于风温差阈值时，将铁水含硅量上限降低至第一预设值，同时增加入炉焦炭负荷，根据铁水含硫量，增加炉渣二元碱度。

其中，风温差阈值和第一预设值可以根据生产需求人为预先设定；

示例性地，在高风温控制初期，根据现有铁水含硅量控制标准，先将高炉铁水硅控制标准上限降低，原有铁水含硅按照0.3-0.6％控制，计划提高风温时10-20℃，将铁水含硅量控制区间降低为0.3-0.55％，提高入炉焦炭负荷0.03t/t。平均风温稳定1-2天后，待炉内压量关系稳定，继续执行提高风温10-20℃操作，继续增加入炉焦炭负荷0.03t/t。每次增加焦炭负荷，降低铁水含硅量的同时，据铁水含硫量，增加炉渣二元碱度0.01-0.02％。如果铁水含硫量偏高，炉渣二元碱度按照0.02％增加，如果铁水含硫量偏低，炉渣二元碱度按照0.01％增加。

S250、待炉内压量关系稳定后，将送风温度提升至第一温度预设值。

其中，炉内压量关系具体可理解为高炉炉顶压力和送风温度对应的当前炉内流量的关系；第一温度预设值可以根据生产需求人为预先设定；

具体地，高炉炉顶压力和送风温度对应的当前炉内流量关系稳定后，将送风温度提升至第一温度预设值。

本发明实施例提供的技术方案，通过调整铁水含硅量上限，将铁水含硅量上限降低至第一预设值，同时增加入炉焦炭负荷。在增加入炉焦炭负荷，降低铁水含硅量上限的同时，根据铁水含硫量，增加炉渣二元碱度，以此来调节送风温度，达到热量平衡，进一步提升了高炉风温的利用率。

图3为本发明实施例提供的又一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图，本发明实施例在上述实施例的基础之上对前述实施例进行进一步的细化。参见图3，该方法包括：

S310、判断热风炉的运行状态；

S320、当热风炉正常运行时，获取高炉在烧炉完成时的最高风温和送风结束时的最低风温。

S330、根据最高风温和最低风温，确定热风炉换炉前后的风温差。

S340、当风温差大于风温差阈值时，且铁水含硅量上限大于第一预设值时，控制热风炉采取三座并联送风。

示例性地，当风温差大于风温差阈值，且铁水含硅量＞0.5％时，换炉前调整退煤2t/h，热风炉采取三座并联送风。

S350、待送风温度提升至第二温度预设值时，控制送风时间最长的热风炉退出。

示例性地，待入炉风温提高至1210℃，退出送风时间最长的热风炉，此阶段，风温升高速度相当缓慢，大约用时10分钟，风压升高也随之缓慢，对炉况无明显影响。

其中，第二温度预设值可以根据生产需要人为预先设定，第二温度预设值大于第一温度预设值。

S360、待炉内压量关系稳定后，根据下料速度及送风温度确定是否恢复喷煤量。

具体地，退出1座热风炉后，风温快速升高，从1210℃升高至1220℃以上，待风压稳定后，根据下料速度及炉内温度确定是否恢复喷煤量。如果下料速度较快，炉内温度逐渐升高，则不恢复喷煤量；如果下料速度较慢，炉内温度逐渐降低，则恢复喷煤量，以保持热量平衡。另外，随着长时间高风温运行，炉内料柱温度场改变并形成稳定状态，则需进一步增加富氧量，不断寻找压量关系平衡点，最终实现高炉强化冶炼，各项指标达到最佳状态。同时，随着高风温的使用，炉前出渣铁必须紧密配合，出渣铁流量与出渣铁时长需匹配，否则炉内能量平衡被打破，带来炉况波动。

本发明实施例提供的技术方案，当风温差大于风温差阈值时，且铁水含硅量上限大于第一预设值时，热风炉采取三座并联送风；待送风温度提升至第二温度预设值时，控制送风时间最长的热风炉退出；待炉内压量关系稳定后，根据下料速度及送风温度确定是否恢复喷煤量。当送风温度高于高风温控制的风温范围时，通过增加鼓风湿度，无需打开混风阀，以实现降低送风温度，从而避免高炉浪费煤气，进一步有效提升了高炉风温的利用率。

图4为本发明实施例提供的再一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图，本发明实施例在上述实施例的基础之上对前述实施例进行进一步的细化。参见图4，该方法包括：

S410、判断热风炉的运行状态；

S420、当热风炉故障时，获取高炉的风量。

具体地，一般高炉运行至少需要三座或者四座热风炉对其进行提供风温，如果出现一座或者两座热风炉发生故障时，高炉内的送风温度则会降低，所以，当热风炉设备故障时，采取低风温控制方法，通过流量计获取高炉在烧炉、送风和焖炉循环运行下的风量，从而得到高炉在烧炉、送风和焖炉循环运行下产量和风耗的关系式：P＝α*V；其中，P为高炉在烧炉、送风和焖炉循环运行下的产量，V为高炉在烧炉、送风和焖炉循环运行下的风量，α为高炉在烧炉、送风和焖炉循环运行下的风耗；风量越大，产量越高，风耗越小。

S430、根据风量计算高炉的燃烧温度区间。

具体地，根据风量通过预先设定的算法，确定高炉的燃烧温度区间。

S440、根据实时送风温度和燃烧温度区间确定目标燃烧温度。

具体地，通过温度传感器实时获取送风温度，通过判断当前送风温度是否大于预设值，根据燃烧温度区间确定目标燃烧温度。其中，温度燃烧区间具体可理解为满足高炉运行最佳状态的温度组成的区间。目标燃烧温度可以根据生产需要人为预先设定。

S450、根据目标燃烧温度调节送风温度，以保持热量平衡。

具体地，根据目标燃烧温度调节送风温度，使得送风温度达到目标燃烧温度，以保持热量平衡。

本发明实施例提供的技术方案，当热风炉设备故障时，采用低风温控制方法，通过获取高炉在烧炉、送风和焖炉循环运行下的风量；根据风量计算高炉的燃烧温度区间；将燃烧温度区间作为关键控制点，根据实时送风温度和燃烧温度区间确定目标燃烧温度；通过增加富氧量调节送风温度。由于富氧量的增加，燃料则随之降低，进而矿石则增加，由于矿石中含铁而燃料中不含铁，从而实现提升产量、节约燃料的有益效果。

图5为本发明实施例提供的再一种高炉冶炼期间入炉风温控制方法的流程图，本发明实施例在上述实施例的基础之上对前述实施例进行进一步的细化。参见图5，该方法包括：

S510、判断热风炉的运行状态；

S520、当热风炉故障时，获取高炉的风量。

S530、根据风量计算高炉的燃烧温度区间。

S540、当送风温度大于第三温度预设值时，确定目标燃烧温度为燃烧温度区间的最大值。

其中，第三温度预设值可以根据生产需要人为预先设定。

示例性地，燃烧温度区间取t1-t2，t1为燃烧温度区间的最小值，t2为燃烧温度区间的最大值。送风温每降低100℃，燃烧温度降低80℃，1℃送风温度影响燃烧温度0.8℃；富氧量增加1000m3/h，燃烧温度提高15℃。以控制燃烧温度为核心，50℃风温为一调节区间，送风温度降低50℃，富氧量增加2666m3/h。富氧率越高，风耗取值越小。当送风温度在1100℃以上时，目标燃烧温度为燃烧温度区间的最大值。

S550、当温度小于等于第三温度预设值且大于第四温度预设值时，确定目标燃烧温度为燃烧温度区间的中间值。

具体地，当温度小于等于第三温度预设值且大于第四温度预设值时，确定目标燃烧温度为燃烧温度区间的中间值，同时，在送风温度每下降预设温度后，增加一次富氧量，以保持热量平衡。

示例性地，当送风温度小于等于1100℃且大于1000℃时，目标燃烧温度为燃烧温度区间的中间值(t1+t2)/2，此阶段，每降低50℃风温，增加富氧量小于2266m3/h,按照1500-2000m3/h增加，增加富氧量控制在料速不能快于之前的料速。

S560、当送风温度小于等于第四温度预设值且大于第五温度预设值时，确定目标燃烧温度为燃烧温度区间的最小值与燃烧温度区间的中间值的差值。

具体地，当送风温度小于等于第四温度预设值且大于第五温度预设值时，确定目标燃烧温度为燃烧温度区间的最小值与燃烧温度区间的中间值的差值，同时，在送风温度每下降预设温度后，增加一次富氧量，以保持热量平衡。

示例性地，当送风温度小于等于1000℃且大于900℃时，目标燃烧温度为燃烧温度区间的最小值与燃烧温度区间的中间值的差值t1-(t1+t2)/2，此阶段，每降低50℃风温，增加富氧量小于1500m3/h。在增加富氧量期间，先加氧，再根据风氧平衡，料速情况减少入炉风量，把握原则为：高燃烧温度阶段，先加风，后加氧，低燃烧温度阶段，先加氧再加风。

S570、当送风温度小于第五温度预设值时，确定目标燃烧温度为燃烧温度区间的最小值。

具体地，当送风温度小于第五温度预设值时，确定目标燃烧温度为燃烧温度区间的最小值，同时在送风温度每下降预设温度后，增加一次富氧量，且降低喷吹煤粉量，以保持热量平衡。其中，所述第三预设富氧量小于所述第二预设富氧量；所述第一温度预设值、所述第二温度预设值、所述第三温度预设值、所述第四温度预设值和所述第五温度预设值之间的大小关系为：所述第二温度预设值＞所述第一温度预设值＞所述第三温度预设值＞所述第四温度预设值＞所述第五温度预设值。

示例性地，当送风温度小于900℃时，目标燃烧温度为燃烧温度区间的最小值t1，此阶段，每降低50℃风温，增加富氧量按照1000m3/h，由于该阶段富氧不能弥补理论燃烧温度损失，同步采取降低喷吹煤粉量的方法，使得目标燃烧温度不低于燃烧温度区间的最小值t1。

S580、根据目标燃烧温度调节送风温度，同时控制矿石批重、炉渣二元碱度和炉顶压力，以保持热量平衡。

示例性地，在低风温控制方法调节送风温度的过程中，矿石批重不变，用于提高煤气利用率，实践证明，该操作方法可以稳定煤气利用率提升0.5％以上，相当于降低燃料消耗3kg/t。另外，炉渣二元碱度逐步提高，每降低50℃风温，炉渣二元碱度提高0.02％，高碱度用于脱硫，减少炉内脱硫消耗热量。提高二元碱度，采取增加烧结矿使用量，减少生矿使用量的方法调节。该操作步骤在铁水硅含量不变的情况下，减少铁水含硫约0.005％，同步熟料比增加约1％，该步骤节约燃料消耗约4kg/t。并且逐步提高炉顶压力，炉顶压力提高量控制在每个阶段1kpa为宜，不易过快，提高顶压相当于提高冶强，1kpa顶压相当于降低焦比0.5kg/t。每降低100℃风温，至少保证有1项高炉入炉原料质量指标提升。

本发明实施例提供的技术方案，通过获取高炉在烧炉、送风和焖炉循环运行下的风量；根据风量计算高炉的燃烧温度区间；将燃烧温度区间作为关键控制点，根据实时送风温度和燃烧温度区间确定目标燃烧温度；通过增加富氧量调节送风温度。同时控制矿石批重、炉渣二元碱度和炉顶压力，以保持热量平衡。由于富氧量的增加，燃料则随之降低，进而矿石则增加，由于矿石中含铁而燃料中不含铁，从而实现提升产量、节约燃料的有益效果。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。