[发明专利]高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法

说明书

本发明涉及冶金工程技术领域，特别是一种高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，以高炉煤气部分燃烧工艺反应过程中的化学平衡、热平衡和物质平衡为基础，建立反应数学模型；利用所述反应数学模型在多组预设温度下计算高炉煤气部分燃烧后的气体参数以及耗氧量；根据多组预设温度与耗氧量的对应关系拟合预设温度‑耗氧量趋势线；根据预设温度‑耗氧量趋势线通过调节输入的工业氧体积以使燃烧后的气体温度为所需温度。可以得出预设温度与耗氧量之间的线性关系，从而通过调整输入的氧气量来达到控制燃烧后气体温度的目的。

技术领域

本发明涉及冶金工程技术领域，特别是一种高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法。

背景技术

炉顶煤气循环是最有可能使氧气鼓风高炉炼铁工艺实现规模化的辅助技术之一。氧气高炉工艺的主要特点是采用氧气代替传统的热风，大量喷吹煤粉，炉顶煤气经脱除灰尘、水分后，经过预热处理返回高炉循环利用。将炉顶煤气的循环利用技术运用于氧气高炉工艺，可以有效降低其CO₂排放量，对保持炼钢长流程的竞争力以及促进钢铁行业的发展有深远影响。

目前，炉顶煤气循环利用的加热环节存在两种方法：(1)管式换热装置预热：一部分煤气在燃烧器内燃烧产生的热量通过管式换热装置对循环煤气进行预热。(2)使煤气燃烧为自身加热：向循环煤气中混入一定量的助燃空气或工业氧气，加热使其燃烧放出热量，从而达到为自身加热的目的。当今学术论文多采用第一种预热方式，但此预热方式的不足之处在于热量损失较大，作为燃气部分的煤气燃烧不充分，少量CO没有燃烧完全就被排出，造成资源的浪费。第二种预热方式，有较明显的优点：首先，热能利用率得以显著提高；其次，部分燃烧后的气体通入高炉中循环利用，充分利用CO资源。但第二种预热方式的不足之处在于自身燃烧后温度不易控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够对燃烧后温度进行控制的高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法。

本发明采用的技术手段为：一种高炉煤气部分燃烧工艺的温度控制方法，包括以下步骤：

步骤1：以高炉煤气部分燃烧工艺反应过程中的化学平衡、热平衡和物质平衡为基础，建立反应数学模型；

步骤2：利用所述反应数学模型在多组预设温度下计算高炉煤气部分燃烧后的气体参数以及耗氧量；

步骤3：根据多组预设温度与耗氧量的对应关系拟合预设温度-耗氧量趋势线；

步骤4：根据预设温度-耗氧量趋势线通过调节输入的工业氧体积以使燃烧后的气体温度为所需温度。

进一步的，所述高炉煤气部分燃烧后的耗氧量为：

其中n表示所使用的工业氧纯度为n％；

V_{CO2_0}为燃烧前反应物气体中CO₂体积；

V_CO2、V_H2O为燃烧后产物气体中CO₂，H₂O的体积。

进一步的，所述反应数学模型包括五个方程组：

其中：

ΔG^θ_water-gas为水煤气的标准单位体积反应吉布斯自由能变；