高炉布料数学模型的开发及应用

为研究炉料在炉内的分布,对武钢1号高炉在开炉前进行了料面测量,在获得的炉料堆积规律的基础上开发了高炉布料数学模型,利用开发的数学模型模拟炉料下落的轨迹,求解料面形状,计算炉料的O/C比分布,利用模型计算结果对不同布料矩阵的布料效果实行量化评估,结合高炉专家系统中有关煤气流分布的信息,可以及时对布料矩阵作出调整.     

2500m~3高炉料面3D微波成像与布料优化控制系统的研究

采用传统机械探尺监视高炉料面技术无法实现连续监视和及时发现异常情况。为解决该问题,宝钢不锈钢有限公司炼铁厂在2 500 m3高炉料面监测过程中,用分布式阵列雷达技术测量了高炉料面数据,并用贝叶斯数据融合技术将高炉料型实测数据与布料理论计算数据相融合,得到了精确的高炉料面形状。采用料线旋转方法对高炉料面实现3D微波成像,并采用迭代法和最小误差法实现了高炉布料效果的动态显示与闭环优化控制,生产实际应用中获得了良好的效果。     

并罐式无钟炉顶布料料面中心研究

并罐式无钟炉顶的布料操作会产生蛇形偏析,形成不均匀的料面形状,导致料面透气性调节失控的问题。通过开炉布料料面形状的测试结果可知,并罐式无钟炉顶料面中心与高炉中心不重合,料面中心发生偏移。为了研究无钟布料过程中的料面分布情况,通过建立数学模型,计算炉料颗粒在高炉料面周向上的落点分布,根据落点分布得到料面对称中心位置,并将计算结果与开炉料面形状测试结果对比。根据分析计算结果,从理论出发,提出减小布料过程料流偏析的措施和建议。     

沿高炉料面径向的机械摆动雷达料形测量系统

 高炉内部复杂恶劣的环境使得料面信息难以直接检测,针对高温粉尘振动强气流冲击的特殊限制,研制了新的基于机械往复摆动的工业雷达高炉料面测量系统,提出了适应于高炉料面回波检测的拟恒虚警门限检测方法,结合能量中心法及3次样条插值,得出了一种计算高炉料面径向料形曲线的有效算法,综合3D成像技术,实现了沿高炉料面径向料形的实时测量与可视化。围绕某钢铁公司2 650 m3高炉的典型应用,首次实现了工业雷达测量、数据传输、成像算法、料形分类的完整系统架构。该系统可以在高炉恶劣环境下测量任意截面的料面分布情况,为布料优化控制、高效煤气利用和节能减排提供数据支撑。     

无钟炉顶料面形状检测及平台的形成

 根据无钟炉顶颗粒运动数学模型,结合炉料在高炉内的堆角,建立了高炉内料面形状数学模型。针对高炉布料过程生产者无法直接观察炉内料面形状和料层厚度等信息,利用激光测试技术,提出新的料面形状测量方法。结合国内某钢厂2580m3高炉的参数,利用激光测试新方法,测试高炉开炉过程中的料面形状。根据料面形状的测试结果,得到高炉不同布料矩阵对应的料面平台。     

无钟高炉炉料分布预测模型

为提高无钟高炉炉喉料面的预测精度,建立了考虑炉料运动的炉料分布数学模型.在分析炉料运动的基础上,指出了炉料运动是影响炉料堆积过程的重要因素,采用尺寸比1∶10的无钟布料器模型试验分析了不同炉料分速度对炉料堆积行为的影响,建立了考虑炉料运动因素的料堆轮廓预测模型,并通过数值方法确定了料堆的位置和料面轮廓曲线,应用于料面形状的预测.结果表明:炉料的运动是造成料堆两侧堆积角差异、料堆横截面面积变化以及料面轮廓改变的重要原因,料堆轮廓采用直线段和曲线相结合的方式进行构造,炉料的堆积角和曲线过渡区域长度作为重要的模型参数均考虑了炉料速度的影响,模型构造的轮廓接近真实料堆形状,应用该模型实现了炉喉料面的准确预测.      

高炉中心加焦炉料分布机理及布料方式探讨

 针对当前常见的中心加焦装料过程,建立了布料过程中螺旋布料时溜槽内炉料颗粒复合运动的三维数学模型,并建立了炉料颗粒在空区内下落过程数学模型和在炉内堆积所形成料面形状及其径向矿焦比分布数学模型。通过将模型预测料面形状与高炉开炉实测料面形状进行对比,证明了模型的有效性。基于实际高炉参数,计算了13°完全中心加焦和20°小角度中心加焦时炉料落点分布和径向矿焦比分布。结果表明,由于中心加焦过程中部分炉料会分布在中间环带,使得实际中心加焦量减少,两者有效的中心加焦率分别为49.4%和70.4%,且在前者模式下形成了直径约为1.2 m的贯通的中心焦柱区域,而在后者条件下形成中心直径约为2.5 m的较大范围的低矿焦比分布柱状区域。最后,阐述了中心加焦技术原理,指出了当前中心加焦操作方式存在的问题,并探讨了高效布料方式,对指导实际高炉生产操作有着重要意义。     

串罐无料钟高炉布料数学模型开发与应用

阐述了串罐无料钟高炉布料规律,分析了影响布料规律的因素,并介绍了炉料堆角在炉内的动态变化计算方法,得出了炉料落点、落下后移动距离、料面形状和焦炭混合层的计算结果.     

无钟高炉布料数学模型的研究

 结合无钟高炉布料的主要规律,开发出高炉布料模型。该模型有以下主要特点：炉料出下料罐的运动为“烟道流”;原始料面假设条件的改进;料面形状多段线性化处理;料面下降分为二部分对新料面修正。利用该模型可以求解料面形状,并计算炉料的矿焦比（O/C）。     

大型高炉实用布料模型开发

针对无料钟炉顶炉料分布检测难的现状,解析炉料的布料机理,结合生产数据和专家经验,开发大型高炉布料数学模型,并在此基础上开发仿真模型,实现了料面形状和矿焦比分布的界面化,指导高炉操作者优化布料制度。系统运行表明,模型可以有效地预测布料矩阵形成的料面形状和矿焦比分布,从而为优化高炉布料操作提供技术支撑,保障高炉稳定顺行。     

高炉料层形状仿真系统的开发及应用

高炉布料的层状结构很难进行直观观测。通过分析高炉布料规律,找出炉料落点位置,确定料面基本形状,并进行变形和修正,就可以计算出料层形状结构数据,从而达到高炉布料料层形状仿真的效果。该系统的实时在线运行具有重要意义,有助于高炉操作人员了解高炉炉内料面情况,指导高炉操作人员制定高炉布料方式,使炉内料面得以合理分布,改善冶炼状况,保证高炉稳定顺行。     

基于遗传算法的高炉布料矩阵的优化计算

高炉装料制度是复杂高炉炼铁中调节炉况运行状态的重要上部调剂手段,炉料在布料矩阵操作参数下在炉喉处所形成的空间分布是影响炉内煤气流分布和高炉炉况波动的重要因素之一。合理的调控与优化高炉装料所产生的料面形状,给出布料矩阵优化计算的理论依据,是保证高炉稳定顺行,提高资源利用率和减少污染物排放的有效途径。结合无钟炉顶的设备结构与布料工艺,针对期望料层厚度分布研究布料矩阵的优化计算方法,进行完善与改进;同时以期望料面输出形状为设定目标,建立了期望料面输出形状优化模型并通过遗传算法实现对布料矩阵的优化计算。最后,通过工业过程的实测数据对PSO优化方法和遗传算法优化方法进行对比验证,结果表明,使用基于遗传算法的优化模型能够有效地制定布料矩阵,符合期望目标。     

无钟炉顶多环布料数学模型的开发

 将传统的炉料内堆角公式进行修正 ,此公式更符合高炉布料的实际;将上次布料的料面形状作为下次布料的初始料面,减小了初始料面对模拟结果的影响。模型可以模拟每一个布料角度（环位）的布料情况,清楚地模拟出布料矩阵改变时的料面形状,模型还实时显示最近3批料的矿焦比曲线,为程序的收敛性提供了验证,并为高炉操作提供了重要的依据。用本模型模拟的料面形状与开炉前实测料面形状基本吻合。     

炉顶料面监测装置在上钢一厂2500m~3高炉上的应用

在高炉冶炼过程中,炉料在炉内的径向分布直接影响着煤气流的分布,因此掌握和了解料面形状对控制煤气流分布以及改善高炉操作是十分重要的。传统的料面形状检测设备是在炉顶安装探尺,这种只能测量几个点的方法。难以准确地判断布料状况。特别是高炉大型化以后,迫切要求能检测出整个料     

颗粒形状模型对高炉布料过程DEM模拟的影响

摘要：在高炉中,布料过程中的炉料运动行为和炉料分布直接影响高炉产能和能耗,而理解炉料的颗粒特性对炉料运动和炉料分布的影响至关重要,尤其是颗粒形状的影响。采用球形和非球形的离散单元法（Discrete Element Method,DEM）对4000m3高炉的布料过程进行三维数值模拟,对比研究了不同颗粒形状模型对布料运动行为和单环及多环布料后的炉料分布的影响。结果表明在布料过程中,多面体炉料接触到溜槽后会比球形炉料损失更多的动量,导致落点更靠近炉心,而且多面体炉料的形貌分布、层间渗流、料层稳定性和孔隙率分布都不同于球形炉料。此外,研究发现球形炉料带适当的滚动摩擦能在布料速度和单环布料形貌上接近多面体的布料行为,但在多环炉料形貌和孔隙率分布等方面仍不适用。     

宝钢4号高炉开炉布料测量实践

宝钢4号高炉在开炉前的炉料填充过程中,采取了激光网格方式测量料流轨迹和料面形状,采用机械杆方式测量不同角度下炉料与炉墙碰撞点,得出了高炉各角度的布料规律,制订了开炉的布料角度、挡位和料线。开炉后半年多时间的生产中,在不同的产量和煤比条件下,4号高炉均能保证充沛的中心煤气流和一定强度的边缘煤气流,月均煤气利用率基本保持在51.5%~52.0%,月均煤比也保持在180~200kg/t之间,表明4号高炉开炉的布料测量结果准确可靠。     

鞍钢2580m^3高炉布料料面数值模拟与分析

根据鞍钢高炉布料溜槽的特点,开发了高炉炉料落点数学模型,提出了料面形状数学模型求解方法,并应用该模型定量分析了鞍钢5^#高炉(2580 m^3)料面形状和径向矿焦比情况,得出高炉炉喉中心部位焦层厚度大,中心加焦面积广,中心区域矿焦比高,易造成高炉燃耗高、稳定性差,甚至引起高炉崩料或悬料。     

蒙古铁矿块矿直接入炉基础冶金性能

摘要：高炉装料制度是复杂高炉炼铁中调节炉况运行状态的重要上部调剂手段，炉料在布料矩阵操作参数下在炉喉处所形成的空间分布是影响炉内煤气流分布和高炉炉况波动的重要因素之一。合理的调控与优化高炉装料所产生的料面形状，给出布料矩阵优化计算的理论依据，是保证高炉稳定顺行，提高资源利用率和减少污染物排放的有效途径。结合无钟炉顶的设备结构与布料工艺，针对期望料层厚度分布研究布料矩阵的优化计算方法，进行完善与改进；同时以期望料面输出形状为设定目标，建立了期望料面输出形状优化模型并通过遗传算法实现对布料矩阵的优化计算。最后，通过工业过程的实测数据对PSO优化方法和遗传算法优化方法进行对比验证，结果表明，使用基于遗传算法的优化模型能够有效地制定布料矩阵，符合期望目标。     

基于遗传算法的高炉布料矩阵的优化计算

摘要：高炉装料制度是复杂高炉炼铁中调节炉况运行状态的重要上部调剂手段，炉料在布料矩阵操作参数下在炉喉处所形成的空间分布是影响炉内煤气流分布和高炉炉况波动的重要因素之一。合理的调控与优化高炉装料所产生的料面形状，给出布料矩阵优化计算的理论依据，是保证高炉稳定顺行，提高资源利用率和减少污染物排放的有效途径。结合无钟炉顶的设备结构与布料工艺，针对期望料层厚度分布研究布料矩阵的优化计算方法，进行完善与改进；同时以期望料面输出形状为设定目标，建立了期望料面输出形状优化模型并通过遗传算法实现对布料矩阵的优化计算。最后，通过工业过程的实测数据对PSO优化方法和遗传算法优化方法进行对比验证，结果表明，使用基于遗传算法的优化模型能够有效地制定布料矩阵，符合期望目标。     

高炉雷达料面成像系统的设计与实现

针对高炉生产现场实时确切掌握高炉内部料面形状分布和变化的迫切需要,建立基于图像处理的高炉料面在线检测模型,并基于雷达物位计、数据采集卡、PLC控制系统和上位机进行了系统集成。综合曲线放样建模和曲面拟合或插值的优缺点,建立基于专家系统带权值的双算法综合料面生成模型,采用最小二乘法曲面拟合算法和NURBS曲面全局插值算法进行曲面拟合,生成料面,通过合理选取雷达数量,选定雷达检测点,最大程度地使雷达测量结果逼近实际料面情况。