高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟

基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区数学模型,系统研究了焦炉煤气喷吹量对回旋区焦炭质量流量、理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响.研究表明:在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度呈降低的趋势,而炉腹煤气量呈增加的趋势;为了维持理论燃烧温度和炉腹煤气量与基准操作一致,可通过降低风量和提高富氧率进行热补偿.热补偿后,随着焦炉煤气喷吹量的增加,焦炭质量流量呈上升趋势,炉腹煤气中还原气体积呈增加趋势,回旋区体积呈缩小趋势.每增加1 m3/s的焦炉煤气喷吹量,焦炭质量流量上升1.74%,炉腹煤气中还原气体积增加2.04%,...     

喷吹煤气后高炉热平衡

针对高炉富氧喷吹煤气的新工艺,进行了热平衡和物料平衡计算.通过分析研究得到:当富氧率为10%,喷吹600m3tFe时,与唐钢1#高炉相比,新工艺的焦比可降低约40%左右.同时炉内还原气氛强、冶炼强度高、能耗少、炉顶煤气热值高,风口理论燃烧温度可进行灵活的调节,高炉上下部热量可达到均衡的分配等特点,彻底消除了喷吹煤粉给高炉冶炼带来的负面影响.高炉富氧喷吹煤气具有十分诱人的开发应用前景.     

氧气高炉工艺研究进展及新炉型设计

从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生产率的变化、热损失的变化、风口煤粉的喷吹上限以及N2的循环积累等问题。指出了多维动力学模型和多目标优化模型中尚需解决的问题,以及氧气高炉数学模型的主要发展方向。结合文献研究中的氧气高炉特点,从炉身高度设计、炉腹角和炉身角设计以及风口设计3方面综述了氧气高炉炉型设计的变化规律。     

改善高爐燃料喷吹效果实行油煤共喷

本文通过炉缸区域热平衡,喷吹燃料后炉缸煤气量及矿批和焦批体积等计算,说明高炉加大喷吹量后燃料利用恶化的原因。 同时,用一些计算结果对比说明,高炉喷吹重油和煤粉对炉缸燃烧温度和炉缸气生成量的影响是不同的。实行油煤共喷,可改善喷吹燃料利用,加大喷吹量、进一步降低焦比。     

喷吹煤气后高炉热平衡

针对高炉富氧喷吹煤气的新工艺，进行了热平衡和物料平衡计算。通过分析研究得到：当富氧率为10％，喷吹600m^3tFe时，与唐钢1#高炉相比，新工艺的焦比可降低约40％左右。同时炉内还原气氛强、冶炼强度高、能耗少、炉顶煤气热值高，风口理论燃烧温度可进行灵活的调节，高炉上下部热量可达到均衡的分配等特点，彻底消除了喷吹煤粉给高炉冶炼带来的负面影响。高炉富氧喷吹煤气具有十分诱人的开发应用前景。     

氧气高炉新型氧煤燃烧器设计参数对风口区流场影响数值模拟

氧气高炉通过向风口回旋区喷吹煤粉以及脱除CO_2的循环高炉煤气,可有效降低CO_2排放。运用CFD商业软件,建立风口回旋区三维模型,针对氧气高炉所设计的新型燃烧器中氧煤枪数量及其与直吹管所呈角度和空间物理位置对风口回旋区流场的影响进行数值模拟。研究结果表明:采用单支氧煤枪操作,当其位于直吹管上部时,煤气流速度随喷吹角度由7°~15°变化时逐渐减小,且夹角为9°较为适宜,当其位于下部时,随着夹角越大,对风口回旋区深度增加越有利;采用双氧煤枪操作,当其在直吹管上下、左右分布时,夹角分别为11°和13°较合理;当单支氧煤枪位于直吹管上方且夹角为9°、距离d为75 mm时能较好地促进风口回旋区深度增加并保持足够的鼓风动能。     

高炉粉煤喷吹风口磨损模型及应用

分析了高炉喷吹粉煤颗粒流造成高炉风口壁面底侧的磨损情况,建立了预测高炉风口磨损量的数学模型δm=(ρp)/(ρc)(Hs)/(Hc)(e(D-dp)dp)/(2πD2)Cp|r=RvmE′cosθ.研究结果表明高炉风口磨损主要与粉煤喷吹量、风口材质、风口几何尺寸、风口半收缩角以及热风速度和粉煤颗粒粒径等因素有关;当粉煤喷吹量相同时,减少粉煤颗粒在高炉风口壁面附近的浓度,改变风口壁面材质和使用较小粒径的粉煤,可减少高炉风口壁面磨损.由该数学模型算出的某钢铁厂高炉风口平均寿命与其实际平均寿命基本吻合,这证明了此模型的可靠性和通用性.     

全氧高炉炼铁工艺模拟分析

建立了全氧高炉工艺的系统模拟模型。该模型能够计算不同原燃料、不同操作参数下的原料消耗、熔剂消耗、渣量及其成分、各种煤气量及其成分等。模型计算结果表明：在炉身矿石金属化率为90％时,若在炉身底部吹入较多的循环煤气,热量的需求决定了完成炉身内矿石还原所需的煤气量;若在炉缸吹入较多的循环煤气,还原性气体的需求决定了完成炉身内还原所需的煤气量。在焦比固定和正常操作条件下,煤耗的计算值基本随系统输出煤气量的增加而线性增加。在焦比取为200 kg时,经计算获得的系统最低煤比为200 kg左右。     

喷吹煤粉中氯元素在高炉风口区域的反应

对煤粉中氯元素在高炉内反应进行了热力学分析,模拟高炉风口环境,研究了喷吹煤粉中的氯元素在风口区的反应和分配规律.结果表明,煤粉中氯在燃烧过程中以HCl形式析出.与常规燃烧过程不同,煤粉中氯元素在风口区的析出率仅为40%~60%,剩余的氯元素残留在未燃煤粉中.喷吹煤粉带入高炉的氯元素不论去向如何,均不利于高炉冶炼过程的顺利进行.建立生产现场煤粉氯含量检测制度,减少高炉煤气中氯元素的危害,提高炉渣的排氯能力是今后努力的方向.     

炉顶煤气循环—氧气鼓风高炉综合数学模型

为了研究开发炉顶煤气循环μ氧气鼓风高炉炼铁新工艺,建立其综合数学模型.模型由高炉各个区域煤气成分计算方程、高炉上部空区热平衡模型、热化学平衡模型和炉身效率模型组成.用此模型计算了该炼铁工艺的基本工艺参数.结果表明:新工艺的焦比为200 kg.t-1,煤比为200 kg.t-1,相比传统高炉,燃料比降低22.9%;风口循环煤气量对风口理论燃烧温度影响较大,风口循环煤气量每增加10m3.t-1时,风口理论燃烧温度降低17.6K.此外,应用此模型还可以计算任何原料和燃料等条件下的炼铁工艺参数,研究相同原料和燃料条件下的各个工艺参数的变化规律.     

长寿高炉冷却器布置方式的计算传热学分析

应用计算传热学研究了目前常用的一些高炉冷却器的温度场.通过模拟在高炉内部不同高度处铜冷却壁、凸台冷却壁及板壁结合冷却系统的温度场,探讨了不同冷却器在高炉炉墙的布置方式.凸台冷却壁适宜安装在炉身上部和炉喉区;板壁结合冷却器适宜安装在炉身中部及炉腰部位;铜冷却壁适宜安装在炉腹及炉身下部.     

煤粉-菱镁石混合喷吹对安钢高炉操作的影响

对安钢7号高炉的造渣制度进行了分析,提出从风口添加含MgO物料是改善炉渣性能的有效途径.在安钢7号高炉进行了添加轻烧菱镁石的煤粉喷吹工业试验.结果表明:风口喷煤中添加轻烧菱镁石可以有效地解决w(Al2O3)升高对炉渣冶金性能和高炉冶炼的影响,有利于优化高炉生产指标.对安钢7号高炉,煤粉中添加轻烧菱镁石的适宜比例为3%;炉渣中w(MgO)/w(Al2O3)为0.60～0.65时,高炉铁水物理热明显改善、硫的分配系数有所提高.在实施混合喷吹措施时,应适当调整高炉的热制度、造渣制度、焦炭负荷,控制适宜的高炉"炉缸煤气热量的平衡点"等参数.     

太钢4350m3高炉炉体热负荷

通过分析太钢4350m3高炉(5#高炉)炉缸以上冷却系统的设计特点,研究其在高煤比、高产量情况下炉内煤气流分布对炉体热负荷的影响.结果表明:太钢5#高炉的边缘气流指数W值控制在0.55左右;中心气流指数Z值应控制在8.8左右;5#高炉下部炉腰炉腹的热负荷较为稳定,而炉身的中上部稳定性较差;5#高炉的热负荷还有降低的潜力,热负荷控制在10～120GJ.h-1范围4350m3高炉仍可稳定操作.     

粒煤喷吹技术在1880m^3高炉的应用

本文研究了粒煤喷吹技术在1880m3高炉的应用。在我国,粒煤喷吹是现代高炉喷煤的一项新技术,同粉煤相比它具有工艺设备简单,投资少、效益高,应用前景广阔等优点。首先：粒煤喷吹对煤种的适应性强,特别适合烟煤,而且安全性较粉煤高,我国烟煤资源非常丰富且分布广泛、价格低廉;其次：采用粒煤喷吹技术在促进焦比降低的同时,还可以大幅度提高高炉生产率,这是因为粒煤在风口燃烧过程中对炉缸焦炭强度起到了一定的保护作用,从而使高炉炉况得到进一步改善,促进了高炉的稳定顺行。粒煤的制备是为高炉喷煤准备的,首先要满足高炉喷吹粒煤对煤粉的质量要求;其次要考虑为煤粉的顺利喷呔创造条件。本文对粒煤制备及喷吹环节目前存在的主要问题及处理措施进行了叙述,同时对粒煤在大中型高炉的应用前景进行了预测。     

关于大高炉用焦问题

一、质量问题高炉大型化,发展到4000～5000M~3的高炉,有利于采用电子计算机控制等现代化技术,大大提高劳动生产率和各项技术经济指标,因此是国内外高炉发展的方向。炉容愈大,其直径也愈大,因此采用多风口、小风口以增加风速,使风能吹透中心,这就使得焦炭在回旋区的磨损增加。高炉解体研究表明,焦炭粒度一般在炉腰以下才逐渐变小,接近风口焦炭回旋区粒度减少最快。当产生的粉焦多时,会在回旋区前面和下面积集,使得回旋区的外层透气性变差,以致区内压力升高,煤气只能从区顶较疏松的焦炭层中流出,这就形成炉缸中心堆积和边缘气流发展;且粉焦多时,潭、铁流粘度增加,碎焦和粉焦塞住部分间隙,以致燃烧带中液态渣、     

锌在高炉内渣铁中溶解行为计算分析

通过分析锌在高炉下部的行为,结合高炉物料平衡和锌平衡计算,建立锌在高炉内渣铁中溶解行为计算模型.定义高炉炉腹煤气锌含量指数,表征锌在高炉内的循环富集程度.运用某钢厂的实际生产数据进行计算,得出该高炉炉腹煤气锌含量指数为568;高炉炉渣、铁水中的锌均处于饱和状态,炉渣、铁水中的锌含量分别为最终冷态下炉渣、铁水中锌含量的316倍和10倍;同时分析了锌在高炉炉底砖衬的堆积机理和锌对高炉风口的侵蚀机理,提出减缓锌对高炉破坏作用的防治措施.     

高炉风口回旋区断面温度场数值化研究与应用

对风口回旋区内煤粉燃烧火焰断面温度场分布进行数值化研究,有助于诊断高炉风口回旋区煤粉的燃烧状态和了解炉缸的工作状况,同时可以指导改进氧煤燃烧器,改善氧煤燃烧工艺和高炉喷煤操作.采用非接触辐射测温理论和技术,建立了高炉风口回旋区断面图像的二基色(RG)信息与温度间的关系模型,进行了二维平面投影火焰温度场测量,并绘制了回旋区断面温度场等高线.试验结果表明:这种测温技术可行,与抽气式热电偶测量结果相比,准确度达98.09%.     

高炉喷吹煤粉燃烧过程的研究

本文模仿高炉风口前燃烧条件,用试验与计算方法,对喷吹煤粉燃烧速度进行研究,按假设条件建立了喷吹煤粉燃烧速度的数学模型,试验与计算结果基本接近,按高炉风口燃烧特性,将模型作了修正,得出了适合高炉喷吹条件下煤粉燃烧速度变化规律的数学模型,在均匀稳定喷吹情况下,高炉适宜的喷煤量应为140—160kg/吨铁。     

高炉炼铁新技术的数学模拟研究

利用多流体数学模型对革新高炉炼铁技术进行了数学模拟,分析评价了革新操作对炉内现象及高炉生产指标的影响.这些革新炼铁技术包括高炉喷吹含氢物质实现富氢还原,高炉使用热压含碳球团实现低温炼铁,以及高炉炉顶煤气喷吹加强C和H的利用.多流体模型的模拟解析表明,高炉超高效率操作(高产、低能耗和低CO2排放)可通过这些革新技术的实际应用来实现.     

未燃煤粉在高炉内的分布特性的实验研究

对未燃煤粉在炉内的分布特性进行了二维模型实验研究·通过实验发现进入高炉的未燃煤粉主要聚积在气流流动缓慢和气流发生转折的区域或部位;在块状带,主要滞留在矿石层中·在煤气流主通道未燃煤粉难以聚积,对料柱的纵向透气性和压差影响不大·未燃煤粉积聚的不均匀性造成了局部横向压差增加,从而导致了煤气流的重新分布·特别是回旋区前方和前上方透气性恶化,使中心气流难以发展,促使软熔带向“平底的倒V型”或“倒W型”转变·实际操作中,应采取高炉各风口均匀喷吹和疏通中心的操作方针