新型DRI-挡板布料器布料过程的数值模拟

COREX熔化气化炉炉顶布料设备由煤-溜槽和DRI-挡板两种布料器组成,其中DRI-挡板属于新型布料器,布料规律尚不明晰.通过离散单元法(DEM)建立了DRI-挡板布料过程的数学模型,通过该模型分析了DRI-挡板的操作参数对布料过程带来的影响.其中包括考察了挡板角度对布料落点位置的影响,获得了布料档位与挡板角度的对应关系.还考察了料堆的形成过程和单一物质多粒度混合布料形成的料堆内部偏析情况,获得了不同档位半径物料的粒度偏析信息.同时也考察了矿石和焦炭混合布料过程,获得了矿焦的径向分布规律.研究结果为COREX现场合理调节布料模式提供参考依据.     

溜槽角度对混装布料过程的影响

分析了定点布料方式下溜槽角度对混装布料规律的影响.首先对混装布料方式进行了物理实验模拟,获得了不同溜槽角度下的料流轨迹、料堆结构等重要信息,分析了不同粒度的混装物料在下落过程中存在的偏析现象.其次利用离散单元法(DEM)数学模型对布料过程进行了模拟研究,并对模拟结果进行了详细分析.结果表明:模型结果与物理实验结果吻合较好.其中模型获得的料堆结构和径向空隙度分布的信息的结果可为现场调节煤气流分布提供一定的参考依据.     

COREX竖炉布料规律的数学模型

通过建立布料过程的数学模型研究了COREX竖炉的布料规律,改进了空区料流轨迹模型使其可以考虑溜槽内料流厚度和宽度分布及炉料粒度的影响,并用多条线段联合描述料面形状.研究表明:炉料在溜槽末端出口处的料层厚度和炉料的粒度分布决定了炉料在空区的料流轨迹;炉料离开溜槽末端速度与溜槽倾角成反比关系,与溜槽转速成正比关系;炉料在炉喉的落点位置离炉喉中心距离与溜槽倾角、溜槽转速成正比关系.利用该模型可计算出不同布料模式和布置不同炉料时料堆长大过程和形成的料面形状.     

COREX 3000竖炉炉顶的布料过程

以COREX 3000预还原竖炉炉顶的万向节布料器为研究对象,根据量纲和谐原理推导相似准数,并按照1∶5比例建立冷态模型,研究了布料器操作参数对布料规律的影响.研究结果表明:方向节布料器溜槽倾角变化对堆密度径向分布影响显著,随着倾角增大,堆密度最小值向炉墙侧移动;料线高度增加,使堆密度峰值降低,且向炉墙侧移动;溜槽转速对堆密度分布影响较小.     

无钟布料料流轨迹激光测试与图像分析

针对高炉布料过程操作者无法直接观察炉内料流轨迹、料面形状等信息,利用光学原理,提出极坐标激光栅格测试技术,对料面进行标定测量.引入模式识别中的双目视觉技术进行轨迹检测,对布料轨迹图像采用边缘分析算子,优化算子阈值,获得布料过程中料流信息,重现料流轨迹的动态图像,为高炉布料模型提供数据支撑.     

并罐式无钟炉顶布料蛇形偏料的研究

针对并罐式无钟炉顶的布料操作易产生蛇形偏料,形成不均匀的料面形状,导致料面透气性调节失控的问题,引入颗粒物质能量耗散系数计算方法,探讨颗粒蛇形下落的速度方向对颗粒在溜槽内的有效运动长度和溜槽出口处颗粒速度的影响.分析了并罐式炉顶布料产生炉喉料流轨迹落点差异,料面厚度不均匀的蛇形偏料原因.结果表明,料流密集点在溜槽上形成的碰撞轨迹并非是标准椭圆形状,而是两个不同长轴的半椭圆相接形成的碰撞轨迹,大椭圆的短轴等于小椭圆的长轴.     

复合床电石反应器布料器性能实验

根据氧热法电石生产复合床反应器的需要，设计制作了扇形开口与矩形开口两种不同开口形状结构的布料器冷模实验装置，考察了不同布料器转速、床层高度以及开口大小下，颗粒的径向分布特征和平均质量通量。实验结果表明：扇形开口布料器的颗粒分布在径向上呈“M”型分布，而矩形开口布料器在径向上均匀分布，布料器转速、床层高度以及开口大小均对颗粒的上述分布特征基本无影响；颗粒平均质量主要受布料器开口大小控制，随开口角度增加而增加，随布料器转速、床层高度的变化不敏感。     

COREX-3000竖炉炉顶布料过程的DEM仿真

COREX-3000预还原竖炉内的煤气流分布直接影响着煤气利用率、直接还原铁的金属化率和炉料顺行,而炉顶布料制度是调节煤气流分布的主要手段.基于离散颗粒动力学原理,建立COREX-3000竖炉布料的DEM数值模型,确定了模型参数,并对布料过程中的颗粒速度变化和颗粒分布情况,以及形成料堆的料面形状和料堆结构进行了颗粒尺度的分析.模拟结果表明混装布料时,粒径小、密度大的矿物颗粒易于穿过表层的大粒径、密度小的燃料颗粒层,从而表现出在料堆的表层大颗粒富集.     

COREX-3000熔化气化炉料面形状预测模型

COREX-3000熔化气化炉内煤气流分布直接影响炉内煤气利用率及炉料顺行,而布料制度是调节煤气流分布的主要手段。为探讨熔化气化炉布料模式,通过对物料在布料过程中的运动和受力分析,确定物料的落点位置并根据物料的安息角和质量守恒,建立了料面形状预测模型。在此基础上,结合数学知识和计算机技术,开发了COREX-3000气化炉的料面预测仿真软件,可预测万向布料器和DRI-flap布料器不同布料制度下形成的料流轨迹、落点位置以及料面形状,为现场选择和调整布料制度提供参考。     

烟气挡板流动特性的数值模拟

为了优化烟气挡板的工作开度区间以提高锅炉热效率和适应调峰的能力,在烟气速度为18m/s的条件下,分别模拟了某烟气挡板在开度10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°和90°下的速度云图、压力云图、流阻系数和流量系数,并评价了烟气挡板的流动特性。研究结果表明:随着挡板开度的增大,下游烟气的速度场和压力场的均匀性逐渐变好,流阻系数先快速后缓慢地减小,而流量系数则先缓慢后快速地增加;当挡板全开时,挡板的阻力小于100Pa,流阻系数小于1.08;在余热利用装置的引风机全压为1 000Pa,挡板开度介于17°～80°范围内时,烟气流量随挡板开度的变化特性良好。综合考虑挡板的流阻系数特性,建议该挡板的常用工作开度区间为40°～80°。     

预还原矿熔化行为对熔融气化炉冶炼的影响

研究了预还原矿单体熔化速度和预还原矿熔化速度对ＣＯＲＥＸ熔融气化炉的影响，得出了限制预还原矿熔化的主要因素是炉内压差，碳－氧反应和铁水硫量。在试验条件下熔化速度应小于１０ｋｇ／ｈ，使用高金属化率的预还原矿是提高熔化速率的基本保证。     

民用飞机后缘增升装置气动力特性SCCH试验研究

针对民用飞机增升装置对机翼气动力特性的影响,在南京航空航天大学的NH-2低速风洞开展了某型号客机等弦长后掠半模增升装置测力风洞试验研究.试验来流马赫数为0.2,基于机翼气动弦长的试验雷诺数为1.85×106.通过试验结果,重点分析了后缘襟翼偏角、缝道宽度及缝道搭接量对机翼增升装置增升效率的影响,得到了襟翼偏角和缝道的最佳组合参数.研究结果表明:襟翼偏角和缝道宽度是影响机翼气动力特性的主要参数,缝道搭接量的影响较小;合适的缝道宽度能带来较大的升力系数和升阻特性,襟翼缝道宽度为2%时升力特性最佳,襟翼缝道宽度为1%时升阻比较大.     

COREX流程的Rist操作线模型及应用分析

借鉴高炉的Rist(里斯特)操作线原理，建立了COREX流程冶炼过程中的物料平衡和热平衡方程.高挥发分的块煤作为其主要燃料，入炉裂解会产生大量H2，因此必须考虑其对上部竖炉和下部熔融气化炉Rist操作线的影响.通过热力学计算，将上、下部操作线模型有机结合起来，建立COREX全流程的Rist操作线数学模型.提出了降低COREX燃料消耗的措施，如提高金属化率、改变入炉燃料结构等.模型计算结果显示，COREX炉在使用低质焦炭代替块煤后，理论上可以节约1747kg燃料，氧气消耗量可降低188%.     

利用图像处理界定熔化气化炉软熔区域边界

建立了二维COREX熔化气化炉物理模型.利用石蜡模拟DRI,玉米粒子模拟焦炭和块煤,通过高速摄像仪对炉内软熔区域变化进行记录,根据实验前后炉内物料颜色的变化,提出一种图像处理方法.利用该方法可以得到炉内软熔区域边界,从而得到其位置及厚度.对本实验条件下软熔区域的变化过程进行了分析,所提方法可在进一步研究中分析操作条件变化对炉内软熔区域的影响.     

COREX竖炉物料运动流型及瞬态特性的离散元模拟

基于离散单元数值计算方法,建立COREX竖炉内物料颗粒尺度运动行为的数学模型,研究炉内物料运动流型及其瞬态特性,特别是颗粒的瞬态速度和瞬态应力分布.模拟结果表明:COREX竖炉内存在三种类型的流动区域:活塞流区、准停滞区以及沟流区.炉内颗粒的瞬态速度分布表明炉内存在两种类型的速度波:装料过程引发的向下传播的速度波和底部排料引发的向上传播的速度波.COREX竖炉内颗粒法向应力随时间的变化较小,竖炉底部导流锥顶部存在较强的应力区,而无导流锥竖炉底部中心存在较强应力区,沟流区的应力较弱.