一种适用于COREX流程的Rist操作线绘制方法与流程

日期:2019-07-16 03:05:38

技术领域本发明涉及高炉熔融还原炼铁技术领域,尤其涉及一种适用于COREX流程的Rist操作线绘制方法。

背景技术:
COREX流程是目前世界上第一个成功实现工业化的熔融还原流程,如图1所示,主体分为两个部分:上部预还原竖炉和下部终还原熔融气化炉。竖炉上部供给含铁原料,下部通入熔融气化炉产生的还原气体。铁矿石在炉内与逆流还原气体发生还原反应,得到预还原金属铁;经过螺旋给料器进入下部的熔融气化炉,进行终还原,最后,进行渣铁分离生产液态铁水,完成炼铁过程。现有的COREX冶炼过程的能量利用计算方法不足之处在于计算结果多以物料平衡表和热平衡表的形式给出,再据此分析碳素和热能利用程度,其计算过程繁琐,计算结果不够直观。高炉Rist操作线以“氧的转移”为基础描述了高炉冶炼过程的实质和规律,同时可以反映操作因素的变化对焦比的影响,如煤气利用率、热风温度和使用预还原铁料等,是指导高炉生产的实用工具之一。

技术实现要素:
本发明提供了一种适用于COREX流程的Rist操作线绘制方法,通过分析COREX流程中上部竖炉和下部熔融气化炉的物料平衡和热量平衡,建立适用于COREX流程的Rist操作线模型并绘制相应的操作线图,为分析不同操作参数对COREX流程能耗的影响提供依据。为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:一种适用于COREX流程的Rist操作线绘制方法,其特征在于,包括如下步骤:1)通过计算操作线上的K点和P点坐标绘制下部熔融气化炉的Rist操作线,其中:K点坐标为:yK=1.056xFexO;]]>式中:——CO2在熔融气化炉炉顶煤气中的体积分数;——H2O在熔融气化炉炉顶煤气中的体积分数;——铁氧化物中FexO所占的摩尔分数;P点坐标为:xP=[Qjx+y+xKQo2+(y+zx+y)Qo2][Qb/xK];]]>yP=1.056xFexO-<QFe+n(C)n(Fe)(y+zx+y)-Qo2[(y+zx+y)n(C)n(Fe)+1.056xFexO]>/[Qb/xK];]]>式中:Qb——碳和氢氧化物的化学热,J/mol;Qj——燃料带入的物理热,J/mol;QFe——液态铁的总热量,J/mol;——风口喷吹氧气带入的热量,J/mol;x,y,z——COREX流程所用燃料中的碳原子、氢原子和氧原子的个数;2)通过操作线上的A点和K点坐标绘制上部竖炉的Rist操作线,其中K点坐标已在下部熔融气化炉Rist操作线坐标计算中得到,A点坐标:yA=nFe;式中:——CO2在COREX竖炉炉顶煤气中的体积分数;——H2O在COREX竖炉炉顶煤气中的体积分数;nFe——冶炼1mol金属Fe原子所需含铁氧化物中的氧原子数,mol。与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过分析COREX流程中上部竖炉和下部熔融气化炉的物料平衡和热量平衡,建立适用于COREX流程的Rist操作线模型并绘制相应的操作线图,为分析不同操作参数对COREX流程能耗的影响提供依据。附图说明图1是本发明所述COREX冶炼工艺流程图。图2是本发明所述COREX流程物质流转换和走向示意图。图3是本发明所述适用于COREX流程的Rist操作线图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:一种适用于COREX流程的Rist操作线绘制方法,其特征在于,包括如下步骤:1)通过计算操作线上的K点和P点坐标绘制下部熔融气化炉的Rist操作线,其中:K点坐标为:yK=1.056xFexO;]]>式中:——CO2在熔融气化炉炉顶煤气中的体积分数;——H2O在熔融气化炉炉顶煤气中的体积分数;——铁氧化物中FexO所占的摩尔分数;P点坐标为:xP=[Qjx+y+xKQo2+(y+zx+y)QO2][Qb/xK];]]>yP=1.056xFexO-<QFe+n(C)n(Fe)(y+zx+y)-Qo2[(y+zx+y)n(C)n(Fe)+1.056xFexO]>/[Qb/xK];]]>式中:Qb——碳和氢氧化物的化学热,J/mol;Qj——燃料带入的物理热,J/mol;QFe——液态铁的总热量,J/mol;——风口喷吹氧气带入的热量,J/mol;x,y,z——COREX流程所用燃料中的碳原子、氢原子和氧原子的个数;2)通过操作线上的A点和K点坐标绘制上部竖炉的Rist操作线,其中K点坐标已在下部熔融气化炉Rist操作线坐标计算中得到,A点坐标:yA=nFe;式中:——CO2在COREX竖炉炉顶煤气中的体积分数;——H2O在COREX竖炉炉顶煤气中的体积分数;nFe——冶炼1mol金属Fe原子所需含铁氧化物中的氧原子数,mol。本发明中,下部熔融气化炉Rist操作线的具体建立过程如下:下部熔融气化炉Rist操作线的横坐标为:O+H2C+H2=nCO+2nCO2+2nH2O+nH2nCO+nCO2+nH2O+nH2=1+nCO2+nH2OnCO+nCO2+nH2O+nH2---(1)]]>式中:ni(i为CO,CO2,H2O,H2)分别表示还原煤气中CO,CO2,H2O和H2的摩尔数,单位:mol。假设入炉燃料为Cx(H2)yOz,燃料加入量为nI,分别列出反应碳平衡、氧平衡和氢平衡方程如式(2)-(4)所示:nCA=x·nI-n(C)n(Fe)---(2)]]>式中:——参与化学反应的碳摩尔数,mol;——单位摩尔铁水中溶解的碳摩尔数,mol。nOB+1.056xFexO+z·nI=nCOg+2nCO2g+nH2Og---(3)]]>式中:——风口喷入纯氧的摩尔数,mol;(i为CO,CO2,H2O)分别表示还原煤气中CO,CO2,H2O的摩尔数,mol。y·nI=nH2g+nH2Og=n(H2+H2O)g---(4)]]>式中:——还原煤气中H2的摩尔数,mol。下部熔融气化炉中还原气体成分可表示为:参与化学反应的C其最终产物为CO和CO2,因此:nCA=nCO+nCO2---(6)]]>联立式(2)~(6),可得物料平衡方程:热平衡方程为:QFe+nI·Qj+nOB·Qo2=[nI(x+y)-n(C)n(Fe)]·Qb---(8)]]>将式(1)~(6)带入式(7),得到:nOB=-1.056xFexO-(y+zx+y)n(C)n(Fe)+(nCA+nI·y)[O+H2C+H2-(y+zx+y)]---(9)]]>式(9)可改写为:1.056xFexO-[-nOB-nI·(y+z)]=(nCA+nI·y)[O+H2C+H2-0]---(10)]]>将同时加到式(8),得到:1.056xFexO-{1056xFexO-QFe+n(C)n(Fe)(y+zx+y)-Qo2[(y+zx+y)n(C)n(Fe)+1.056xFexO]Qb/(O+H2C+H2)

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