高爐壓差是指高爐煉鐵過程中爐內不同高度平面間煤氣靜壓力的差。爐缸與爐喉間的壓力差稱高爐總壓差;在高爐爐身下部裝有靜壓力測定裝置時，爐缸與爐身下部之間的壓力差稱為下部壓差，而爐身下部與爐喉之間的壓力差稱為上部壓差。
基本介紹
- 中文名：高爐壓差
- 外文名：The blast furnace pressure difference
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 釋義：高爐煉鐵時爐內煤氣靜壓力的差
- 類型：上部壓差、下部壓差
背景,穩定性分析,影響因素,回歸分析,壓差改進方法,技術總結,
背景
鋼鐵工業是消耗資源、能源和產生污染排放的重點行業，面臨著能源、環境和成本的多重壓力。當前，原燃料價格連年大幅上漲，造成我國鋼鐵生產成本不斷攀升，節能減排和環保的要求也越來越高，因此開展高爐煉鐵節能減排的研究對降低生產成本、提高企業競爭力具有非常重要的意義。在原燃料質量不變的情況下，要使高爐煉鐵成本處於較低水平，必然要在合理的操作制度下，使高爐穩定、順行，煤氣能量利用充分，爐溫充足，整個料柱透氣性好，進而使焦比、燃料比下降，降低煉鐵成本。要使高爐爐料順利下降，良好的料柱透氣性很關鍵，壓差的大小能間接反映料柱透氣性的變化。所以壓差波動控制對高爐過程控制有重要的意義。
用數學模型化的方法研究高爐工藝過程已被國內外學者證實是可行的。近年來，數據挖掘被逐漸引入到煉鐵自動控制系統中，並日趨廣泛和成熟，發揮了重大作用。6σ 現已廣泛套用於冶金領域中，我國寶鋼、武鋼等各大鋼廠成功引進6σ，在節能減排、降低成本等方面取得很大成果。Minitab 軟體強大的數據處理功能完全能夠滿足6σ 管理各個階段的數據處理要求，成為6σ 管理技術進行實施的主要工具。
以壓差為研究對象，利用Minitab 軟體尋找影響高爐壓差的主要因素，採取相應的改進方案和控制措施，將高爐壓差控制在合理的範圍內，並維持水平波動穩定，確保高爐良好的透氣性，以此滿足高爐穩定、順產，從而降低能耗和生產成本。
穩定性分析
將某鋼廠2BF 煉鐵生產現場收集到的數據分為27 組，做壓差的穩定分析。圖1為壓差的I － MR 控制圖。
由圖1 可知，該鋼廠2BF 壓差的極差值水平波動不穩定，壓差的均值水平波動較穩定，波動範圍為144 ～ 150kPa， 第7 組壓差值為144kPa，超出控制下限( 144. 6kPa) 。
影響因素
從原燃料質量、鼓風制度、高爐冶煉過程控制參數等方面選出與壓差波動相關的因素，生成因果矩陣，見表1。在相關分析的基礎上，為因素打分，高度相關打9 分，中度相關6 分，低度相關3 分，不相關1 分。壓差為主要研究目標，且壓差的穩定為高爐順產、高產提供保障，所以確定壓差、生鐵產量和壓差標準偏差的權重分別為10、8、5，然後計算各因素的總分，超過80分的因素為重要影響因素。各由表1 可知，風壓、焦比、風量、風溫和透氣性指數等15 個因素總分都超過80，對壓差影響度較高，做主要影響因素與壓差之間的散點圖，如圖2 所示。
由圖2 可知，風量、風壓、爐頂壓力、鼓風濕分、風溫、透氣性指數、煤氣利用率、風速、焦比、富氧率、煤比與壓差具有較強的相關性關係，結合因果矩陣分析和相關分析，最終確定影響壓差波動的主要因素有: 風量BV，風溫BT，鼓風濕分BH，富氧率，煤比，透氣性指數K 和焦比k。
回歸分析
將上述影響壓差的主要因素與壓差運用Minitab 逐一進行回歸分析，剔除對壓差影響不顯著的富氧率和煤比( 顯著性水平P > 0. 5)。回歸分析數據和方差分析數據見表2、表3。
由表2 回歸分析得出各影響因素的P≤0. 05，說明風量、風溫、透氣性指數和焦比對壓差都有顯著影響。由表3 方差分析可知P =0. 000 <0. 05，說明回歸模型有效。且R － Sq ( 回歸模型誤差占總誤差的百分比) 為80. 9%，R －Sq ( 調整) 為77. 1%，二者差值較小，模型精確度較高，風量、風溫、透氣性指數和焦比對壓差的影響貢獻率達到77. 1%。並由殘差圖可知:數據趨於正態、隨機分布，無傾向性，無異常狀態，模型模擬很好。
壓差改進方法
通過上述分析得到風量、風溫、透氣性指數、焦比對壓差的影響顯著，針對高爐煉鐵生產中壓差值水平波動不穩定的情況，可通過調節風量、風溫和焦比來控制和穩定壓差。通過數據分析，該鋼廠2BF 其適宜的壓差波動範圍是146 ～150kPa。在保持原燃料穩定的條件下，生產過程中逐步調控風量、風溫和焦比的變化值，最終確定控制風量在4203 ～ 4369m3 /min，風溫在1100～ 1151℃，焦比在395 ～ 445kg /t 範圍內變化可使壓差波動小，高爐透氣性好，高爐能持續穩定、順產，達到降耗和節約成本雙贏的目的。
技術總結
(1) 影響壓差的主要因素有: 風量、風溫、透氣性指數和焦比。並驗證了各因素對壓差的影響具有顯著有效性。
(2) 在原燃料穩定的條件下，控制風量在4203 ～ 4369m3 /min，風溫在1100 ～ 1151℃，焦比在395 ～ 445kg /t 範圍內變化時，該鋼廠2BF壓差波動小，爐況穩定，從而降低了生產成本。
