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。     

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。     

并罐式无钟炉顶装料模式对料面炉料分布的影响

 为研究装料模式对并罐高炉料面炉料分布的影响,建立了国内某5 500 m3实际高炉并罐式无钟炉顶系统全模型,利用离散单元法分别对矿（A）-矿（B）-焦和矿-焦两种装料模式下炉料从矿焦槽运动至料面全过程进行数值计算,对比分析了装料模式对料面炉料分布的影响。结果表明,由于A矿与B矿布入料面时落点轨迹不重合,导致两种装料模式下料面炉料分布不同。在料面径向上,装料模式对料面矿石体积分布和矿焦比分布影响较小。在料面周向上,矿-矿-焦装料模式和矿-焦装料模式下料面矿石体积分布标准差分别为0.133和0.147,矿-矿-焦装料模式和矿-焦装料模式下料面矿焦比分布标准差分别为0.074和0.086,矿-矿-焦装料模式下矿石体积分布和矿焦比分布更均匀。     

双环布料规律的研究

本文通过布料模型试验研究了双环布料时溜槽摆角变化对料面形状、径向矿/焦比以及径向粒度分布的影响,着重指出选择适宜的焦炭双环布料对疏通高炉边沿、中心两道气流的重要作用。     

高炉矿焦混装的理论分析与生产实践

高炉矿焦混装能提高冶炼强度，降低焦点比，提高生产率，延长一代炉役的寿命。本文提出了高冖料往散料体内煤气流动的附面层理论，导出了适用于高炉煤气运动的附面层微分方程式和积分方程式，对高炉内矿焦混装及层装煤气运动的了附面层特性进行了细致分析。并对鞍钢10号高炉的矿焦混装工业试验进行了讨论。     

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）。     

马钢13号高炉布料模式的探索实践

通过对13#高炉布料模式变化过程的总结分析,指出了马钢中型无料钟高炉采用适当的负角差、减少档位及矿焦档位同时向中心平移有利于减少崩、坐料,有利于高炉的稳定顺行;并就炉顶温度、料面形状与炉况顺行的关系及档位平移等问题进行了探讨。     

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。     

高炉中心加焦对气流分布及煤气利用的影响

中心加焦可以减小中心区域的矿焦比,增加中心气流强度,形成倒V形软熔带,提高料柱的透气性;由于中心气流中CO含量高,焦炭的溶损少,颗粒进入炉缸时保持较大的粒度,提高死焦堆的透气透液性。中心加焦对高炉操作有很多积极作用,但中心加焦也会减小中心气流的利用率,提高燃料比。当中心加焦过量时,高炉内的气流分布出现异常,因此需要研究合理的中心加焦量以及中心加焦方式。利用Ergun公式,对不同中心加焦量条件下,高炉内的煤气分布、压差变化等参数进行计算,并根据煤气分布情况简单计算了中心加焦对高炉内煤气利用率的影响。根据计算分析结果,对高炉中心加焦量及中心加焦方式进行讨论。研究结果可以为实际高炉中心加焦操作提供理论参考。     

高炉无料钟布料凸台料面模拟研究

以某高炉为研究对象,根据其主要参数条件、装料制度,应用无料钟多环布料数学模型模拟研究了炉料在炉内的初始分布,寻求中心较开放的凸台料面。研究发现:边缘增加布料圈数和溜槽大角差布料以及边缘矿增加布料圈数、增加焦炭布料溜槽角度和溜槽大角差布料方法可获得较平坦的凸台料面。采用减少布料溜槽角度布料方法时,调整布料参数一般难以获得中心较开放的凸台料面;采用增加焦炭布料溜槽角度布料方法时,缩小布矿焦溜槽角度,增大矿焦布料溜槽角度差易获得中心较开放的凸台料面。在生产中应用本模型将有助于炼铁高炉工作者定性和定量运用上部调剂控制炉料在高炉炉内的初始分布,达到保护炉墙、保证高炉顺行、改善煤气利用、节能降耗的目的。     

高炉中心加焦实验及技术分析

中心加焦有利于高炉顺行,但如果中心加焦倾角过大和加焦量过多,则造成中心料柱沸点,燃料比上升。利用溜槽结构参数,提出高炉中心加焦溜槽倾角计算方法,模拟计算炉料在炉内二次分布,分析认为球团更容易滚入中心,因此,需要根据炉料结构中球团所占比例,确定是否实施中心加焦。中心加焦量与球团比例相关,球团配比10%,可以取消中心加焦,当球团配比15%时,则需要实施中心加焦,此结论得到高炉实验验证。     

安钢8#高炉炉况失常的处理

对安钢8^#高炉炉况失常的原因进行了分析，认为烧结矿及焦炭质量差、高炉操作调整不及时是炉况失常的主要原因。指出针对炉况失常主要应采取疏松中心煤气流、全焦冶炼、配加锰矿、堵风口恢复、增加出铁次数和提高炉温降低碱度等措施。     

高炉内炉料运动的数值模拟

通过二维冷态模型和数值模型研究了高炉内的炉料运动规律。研究表明,通常边缘小粒焦和中心焦都能按一定的轨迹运行,不与周围的炉料混杂,说明高炉边缘加入小粒焦能在炉墙处形成一较稳定的隔离层,既可抑制边缘气流、降低炉墙热负荷,又可防止炉墙结厚和结瘤。软熔带附近炉料的流线在考虑矿石软熔收缩的情况下向中心侧移动,对上部块料带的炉料下降速度影响不大,而下部炉料下降速度则有所减小。     

莱钢2^#1880m^3高炉高渣比冶炼实践

受原燃料质量的影响,高炉入炉料综合品位降低,渣比升高。为保证高炉顺行,采取加强原燃料管理、优化完善操作制度、合理控制高炉参数以及加强出铁管理等措施,实现了高渣比（405～415kg/t）条件下的强化冶炼,平均日产量达5039.67t,入炉焦比为352kg/t,燃料比516kg/t。     

鞍钢无料钟布料数学模型研制与应用

阐述了鞍钢无料钟布料模型的开发与应用,重点分析了模型对料流阀开口度、料面形状和矿／焦比分布应用的结果。选择料流阀开口度采用三种方法,一是理论计算方法;二是利用实际测量数据对理论模型进行修正后,采用体积流速计算方法;三是利用实际测量数据对理论模型进行修正后,采用重量流速计算方法。通过对比三种方法结果,认为采用体积流速计算方法最能够保证布料过程料层均匀,无料钟布料模型可以实现对各种布料制度、料面形状的计算。     

高炉中心装焦时煤气、炉料流场的有限元法解析

开发了高炉复杂料面（Ｖ型、Ｍ型）及中心装焦条件下的煤气流场和压力场解析模型、高炉固态炉料流场和势函数解析模型;分析了中心装焦条件下的高炉炉况