本發(fā)明屬于高爐煉鐵領(lǐng)域，可應(yīng)用于評(píng)判高爐工作狀態(tài)，為高爐操作調(diào)整提供依據(jù)。

背景技術(shù)：

1、高爐工作狀態(tài)的評(píng)判不僅是保障生產(chǎn)穩(wěn)定、提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是關(guān)乎企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、安全保障和設(shè)備可靠性的重要工作。只有通過科學(xué)的評(píng)判手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，才能確保高爐持續(xù)高效、安全穩(wěn)定地運(yùn)行。焦炭作為高爐冶煉中燃料和礦石還原劑，更重要的作用是擔(dān)當(dāng)料柱骨架作用。隨著高爐噴煤比的不斷提高，焦炭在爐內(nèi)的骨架作用顯得越來越重要。由于焦炭燃燒的風(fēng)口回旋區(qū)大小、焦炭劣化狀況以及焦粉的堆積行為，都會(huì)對(duì)爐料的下降和料柱的透氣性和透液性有重大影響。因此，了解風(fēng)口焦炭的性狀、掌握風(fēng)口焦性狀對(duì)高爐在高噴煤比條件下的穩(wěn)定操作，對(duì)高爐工作狀態(tài)的評(píng)判十分重要。

2、采用高爐風(fēng)口取樣分析是研究高爐風(fēng)口循環(huán)區(qū)和死料柱的有效手段，不僅可以定量了解焦炭劣化程度，對(duì)焦炭質(zhì)量進(jìn)行直接評(píng)價(jià)，而且可以了解高爐下部及死料柱的活性，對(duì)爐缸侵蝕控制提供有益的指導(dǎo)。目前高爐風(fēng)口評(píng)判主要依靠工作人員的主觀感覺，缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐和詳細(xì)的數(shù)據(jù)采集和記錄，難以準(zhǔn)確分析高爐的工作狀態(tài)。因此亟需開發(fā)一種風(fēng)口取焦的方法以了解風(fēng)口焦炭的性狀和風(fēng)口焦性狀，從而評(píng)判高爐工作狀態(tài)，進(jìn)而指導(dǎo)高爐生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述技術(shù)難題，提供了一種風(fēng)口取焦評(píng)判高爐工作狀態(tài)的方法。該方法通過將風(fēng)口焦取出來后對(duì)焦炭進(jìn)行粒級(jí)評(píng)價(jià)，從而判斷渣鐵滯留率、爐缸圓周方向均勻程度以及爐缸活躍性等高爐工作狀態(tài)，以指導(dǎo)高爐生產(chǎn)順行。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，可直接確定焦炭質(zhì)量，準(zhǔn)確評(píng)判高爐狀態(tài)。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種風(fēng)口取焦評(píng)判高爐工作狀態(tài)的方法，使用取樣槍進(jìn)行取樣，所述取樣槍包括半包圍的側(cè)壁，固定連接在側(cè)壁頂端的頂壁和和固定連接在側(cè)壁低端的底壁，還包括與側(cè)壁滑動(dòng)密封連接的蓋板，頂壁、側(cè)壁、底壁和蓋板共同形成用于存放樣品的空心腔，所述空心腔內(nèi)且沿取樣槍徑向設(shè)有若干隔板，通過若干隔板將空心腔分為若干個(gè)獨(dú)立的空心子腔，若干個(gè)所述空心子腔之間具有相互連通的氣孔。

3、還包括以下步驟：

4、步驟1：取樣槍的每個(gè)空心子腔對(duì)應(yīng)著取焦位置，將取焦位置按照序號(hào)1#、2#、3#…進(jìn)行排序，序號(hào)按照距風(fēng)口的距離由近到遠(yuǎn)依次增加；

5、步驟2：在高爐休風(fēng)時(shí)，將取樣槍從風(fēng)口處沿高爐徑向插入，取樣長(zhǎng)度小于等于爐缸半徑，抽出蓋板，高爐各個(gè)區(qū)域的焦炭、渣及鐵的混合物則落入對(duì)應(yīng)的空心子腔內(nèi)，隨即抽出取樣槍，立即加上蓋板，同時(shí)向若干空心子腔內(nèi)通入保護(hù)氣體，將熾熱的混合物冷卻至室溫；

6、步驟3：將各段樣品從取樣槍中取出，并分離各段樣品中的焦炭、渣和鐵后，進(jìn)行稱量和保存，做好標(biāo)識(shí)，得到第i段焦炭的質(zhì)量mi和第i段渣鐵的質(zhì)量mi渣鐵；

7、步驟4：取樣后分別將各段焦炭進(jìn)行篩分和稱重，計(jì)算焦炭各級(jí)質(zhì)量百分比，對(duì)焦炭粒級(jí)計(jì)算評(píng)價(jià)，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算得到相應(yīng)的高爐工作參數(shù)。

8、計(jì)算焦炭各級(jí)的質(zhì)量百分比，公式如下：

9、

10、其中，pij為第i段第j級(jí)焦炭所占的質(zhì)量百分比，mj為第i段第j級(jí)焦炭的質(zhì)量，m為第i段總質(zhì)量。

11、進(jìn)一步的，步驟1中各個(gè)空心子腔的軸向長(zhǎng)度為0.125、0.25或0.5m。

12、進(jìn)一步的，步驟2中所述的保護(hù)性氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?/p>

13、進(jìn)一步的，步驟3中所述的分離各段樣品中的焦炭、渣和鐵的方法包括磁選法或重力選法。

14、進(jìn)一步的，步驟4中所述的篩分所用到的篩子直徑依次為40mm、25mm、10mm、5mm和3mm。

15、進(jìn)一步的，步驟4中所述的高爐工作參數(shù)包括風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度、風(fēng)口回旋區(qū)焦炭粒度、死焦堆焦炭粒度、渣鐵滯留率和死焦堆浮起高度。

16、風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度通過焦炭粒度的變化判斷；

17、按照序號(hào)依次對(duì)各段的焦炭平均粒度di平均進(jìn)行計(jì)算，并判斷是否小于10mm；若該段平均粒度大于等于10mm，則對(duì)下一段的平均粒度進(jìn)行計(jì)算并判斷，直至平均粒度小于10mm，計(jì)算得到的風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度d回旋區(qū)為該段取樣格子終點(diǎn)到爐墻的距離，公式如下：

18、if(di平均<10mm，d回旋區(qū)＝d空心子腔×i，i＝i+1)，i從1開始計(jì)算。

19、其中di平均＝∑dipi，di為第i段每個(gè)粒級(jí)范圍上下限的均值，pi為第i段各粒級(jí)焦炭占焦炭總質(zhì)量的百分比；d空心子腔為各個(gè)空心子腔的軸向長(zhǎng)度；

20、計(jì)算風(fēng)口回旋區(qū)焦炭粒度，公式如下：

21、d回旋區(qū)平均＝∑di回旋區(qū)pi回旋區(qū)

22、其中，d回旋區(qū)平均為風(fēng)口回旋區(qū)焦炭粒度，di回旋區(qū)為風(fēng)口回旋區(qū)第i段焦炭粒度的均值，pi回旋區(qū)為回旋區(qū)第i段焦炭占風(fēng)口回旋區(qū)焦炭總質(zhì)量的百分比；

23、計(jì)算死焦堆焦炭粒度，公式如下：

24、d死焦堆平均＝∑di死焦堆pi死焦堆

25、其中，d死焦堆平均為死焦堆焦炭粒度，di死焦堆為死焦堆第i段焦炭粒度的均值，pi死焦堆為死焦堆第i段焦炭占死焦堆焦炭總質(zhì)量的百分比；

26、渣鐵滯留率公式如下：

27、

28、其中，ri為第i段渣鐵所占的質(zhì)量百分比，mi渣鐵為第i段渣鐵的質(zhì)量，mi為第i段渣鐵和焦炭的質(zhì)量之和；

29、死焦堆實(shí)際浮起高度hc由下式計(jì)算：

30、hc＝λhs-λa(κ+1)

31、式中：

32、hs為爐渣液面距離鐵口的高度，單位為m；

33、κ為渣鐵深度比，滿足κ＝γρi/ρs；γ為渣比，；ρi和ρs為分別為鐵水和爐渣的密度，單位為kg/m3；

34、λ為與高爐爐況相關(guān)的常數(shù)，滿足ρc為焦炭的真密度kg/m3；

35、a為與高爐設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際操作數(shù)據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算如下：

36、

37、ρm為料柱的平均密度，單位為kg/m3，滿足ρo和ρc為分別為礦石和焦炭的真密度，單位為kg/m3；mo和mc為分別為噸鐵消耗的礦石質(zhì)量和焦炭質(zhì)量，ε為爐料的孔隙率；

38、g為重力加速度；

39、δv為塊狀帶體積，滿足δv＝v-vh-vt-n×vrw，；v為高爐有效容積；vh為鐵口以上的爐缸死焦堆體積，vh＝a×hh；hh為鐵口到風(fēng)口中心線距離；a為爐缸橫截面積，a＝πd2/4；d為爐缸直徑；vt為爐喉空區(qū)體積，vt＝πdt2ht/4；其中dt為爐喉直徑，ht為料線深度；vrw為單個(gè)回旋區(qū)體積，vrw＝πdrw3/6，drw為回旋區(qū)深度；n為風(fēng)口個(gè)數(shù)；

40、δv、v、vh、a和vt的單位均為m3；hh、d、dt、ht和drw的單位均為m；

41、εd為死焦堆的孔隙率；

42、p為煤氣浮力，單位為n；

43、f為壁摩擦力，單位為n；

44、h為設(shè)計(jì)死鐵層深度，單位為m。

45、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

46、1.目前高爐工作狀態(tài)的評(píng)判主要依靠工作人員的主觀感覺，缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐和詳細(xì)的數(shù)據(jù)采集和記錄，難以準(zhǔn)確分析高爐的工作狀態(tài)。本發(fā)明方法通過將風(fēng)口焦取出來后對(duì)焦炭進(jìn)行粒級(jí)評(píng)價(jià)，從而判斷渣鐵滯留率、爐缸圓周方向均勻程度以及爐缸活躍性等高爐工作狀態(tài)，以指導(dǎo)高爐生產(chǎn)順行。

47、2.通過風(fēng)口取焦后將各段樣品中的焦炭和渣鐵分離后，可以計(jì)算得到渣鐵滯留率，分別將各段焦炭進(jìn)行篩分和稱重，計(jì)算各段平均粒度，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)公式可依次計(jì)算得到回旋區(qū)長(zhǎng)度、回旋區(qū)焦炭粒度、死焦堆焦炭粒度和死焦堆浮起高度。根據(jù)上述得到的參數(shù)，結(jié)合常用的爐缸活躍度評(píng)價(jià)方法得到爐底中心溫度(td)、爐底/爐缸側(cè)壁(a＝td/tc)、爐缸清潔指數(shù)(dci)，對(duì)高爐的爐缸活躍性進(jìn)行探討。通過探討高爐爐缸活躍性，可以指導(dǎo)配礦、控制煤氣流的分布、制定高爐熱制度，以及做好入爐原燃料管理等操作，從而達(dá)到高爐穩(wěn)定順行的目的。

48、3.一種風(fēng)口取焦評(píng)判高爐工作狀態(tài)的方法，通過將風(fēng)口焦取出來后對(duì)焦炭進(jìn)行粒級(jí)評(píng)價(jià)，從而判斷渣鐵滯留率、爐缸圓周方向均勻程度以及爐缸活躍性等高爐工作狀態(tài)，該方法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，可直接確定焦炭質(zhì)量，準(zhǔn)確評(píng)判高爐狀態(tài)，從而指導(dǎo)高爐生產(chǎn)順行。