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.     

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。     

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。     

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。     

基于雷达的高炉料线形状融合测量与补偿算法

不采用传统接触力模型自下而上的高炉料面形状计算方法,而是根据土坡力学颗粒物质堆积理论,提出了新的基于堆积法的高炉料线形状融合计算方法,直接对料面形状进行计算.围绕高炉多环布料的炉料堆积特点,结合炉顶六点阵列雷达,获得了料面形状计算的边界条件,弥补了传统料型计算靠十字测温加机械探尺的经验估算.新方法通过高炉布料规律及炉料颗粒的物理堆积插值方法,采用贝叶斯数据融合方法和分段三次Hermite插值,结合布料体积约束条件,完成了理论计算与测量修正的结合.实测结果表明:料面形状融合法比传统单独的料面估算法,测量精度提高4.8%,料面分辨率提高27.2%,使布料控制可以更加精准和有针对性.      

宝钢一高炉料钟布料模型的研究和应用

高炉炉喉料面形状对高炉煤气流分布有着重要影响,因此调整炉顶布料参数并控制料面形状是调节高炉煤气流分布的重要措施.文章介绍了宝钢股份公司一高炉炉顶布料模型的主要试验和理论基础,展示了模型的主要显示界面和布料参数,并分析了该模型的一些使用效果.     

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。     

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。     

无料钟布料料面形状数学模型研究

以某2 500m3高炉无料钟布料模型(1:10)试验为依据,分析了节流阀开度、溜槽角度和炉料粒度分布情况对料面的影响,提出了料面形状基本符合正态分布规律.结合无料钟布料规律建立数学模型,并应用VC编写仿真程序,模拟结果和实际基本相符.     

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。     

Mathematical Simulation of Burden Distribution in COREX Melter Gasifier by Discrete Element Method

 COREX process is one of the earliest industrialized smelting reduction ironmaking technology. A numerical simulation model based on discrete element method (DEM) has been developed to analyze the burden distribution in the melter gasifier of COREX process. The DEM considering the collisions between particles can directly reproduce the charging process. The burden trajectory, the location and the burden surface profile are analyzed in melter gasifier with a mixing charging of coal and direct reduction iron (DRI) at the same time. Considering the porosity of packed bed has an important effect on the gas flow distribution of melter gasifier, a method to calculate porosity has been proposed. The distribution of DRI and coal and the porosity in the radial direction are given under different charging patterns, which is necessary to judge the gas flow distribution and provide base data for further researching the melter gasifier for the next work in the future. The research results can be used to guide the operation of adjusting charging and provide important basis for optimizing the charging patterns in order to obtain the reasonable gas distribution.     

无钟高炉环形布料优化及布料精度

为提高无钟高炉的布料精度,提出了一种基于粒子群算法的环形布料优化方法。在分析环形布料工艺特点的基础上,按控制方法将环形布料分为常规多环布料和步进式同心圆布料,以料面形状误差为控制目标建立了环形布料的优化控制数学模型,并设计了粒子群算法进行优化求解。最后将优化模型应用到2580 m3无钟高炉,利用该优化模型分析了环形布料工艺与布料精度之间的关系。计算结果表明：溜槽倾角档位数量的增加有利于提高常规多环布料的布料精度,但同时导致布料优化控制复杂化,步进式同心圆布料的布料精度高于任意有限多个溜槽倾角档位的常规多环布料,适合充分发挥无钟炉顶布料灵活的优势,实现期望的炉料分布。     

加焦方式对气化炉炉料结构和气流分布的影响

装料模式决定了料床的孔隙度结构,进而决定了煤气流的分布信息。建立了气化炉炉料结构的离散单元模型和煤气流动的多孔介质模型,以自编程和软件Fluent为载体,结合两个模型共同描述了不同加焦方式对气化炉的炉料结构和煤气流动带来的变化,获得了炉内炉料结构的孔隙度分布信息和煤气的速度场、流线和质量通量。结果表明：首先,由离散单元模型获得的炉料结构信息可作为气流分布模型的边界条件输入;其次,煤气流模型的模拟结果表明焦柱的加入会在加焦位置处形成煤气发展通路,进而改善气化炉透气性,但应控制焦炭加入量,避免气流过度发展,进而影响煤气利用率。通过模拟计算获得的非均匀床层气体流动规律的认识对气化炉加焦工艺有借鉴意义。     

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。     

布料模式对COREX预还原竖炉煤气流分布的影响

布料模式决定了炉料的空隙度,而炉料的空隙度分布决定了煤气流的第2次分布。采用三维竖炉数学模型,考察了单环布料情况下,挡位分别在竖炉炉顶直径的0.0、0.8、1.6、2.0、2.4、2.8 m时竖炉内煤气压差和煤气流的变化情况。结果表明：布料过程在料面上发生的炉料粒度偏析对煤气流分布的影响很大,料堆尖处煤气流速很低。随着布料档位外移,竖炉整体压差和围管压差呈现增加的趋势,而反窜煤气比例呈现先微弱降低后迅速增加的趋势,拐点出现在2.0 m布料档位。竖炉炉料布料方式对煤气流有再分配的作用,较为适宜的布料档位为1.6 m,不宜超过2.0 m。     

高炉无料钟参数对料流轨迹的影响

高炉炉料入炉其料面的落点分布受炉顶布料设备参数、操作参数以及煤气流的影响.在总结前人料流轨迹计算模型的基础上,考虑了科氏力及三个方向煤气曳力对炉料运动的影响,建立了料流轨迹数学模型.应用VC编写程序,计算并分析各参数对料流轨迹的影响,结果表明,科氏力对料流轨迹影响较大;径向煤气流由高炉中心流向边缘时,落点半径随粒径的增加而增大;煤气流由高炉边缘流向中心时,落点半径随粒径的增加而减小;小粒径焦炭和烧结矿受煤气流影响较大.     

COREX 3000竖炉布料的离散元模型

 竖炉内煤气流的分布主宰着其内温度分布、煤气利用率和金属化率的高低,其上部调节方式仅有布料模式。通过引入离散颗粒动力学理论,基于经典牛顿力学和颗粒碰撞软球模型建立了针对COREX 3000竖炉布料过程的离散元数值模拟模型,模型直观可视化再现装料过程,可定量获得料流轨迹、炉料落点及形成料堆的过程。应用模型进一步分析混装2种不同粒径颗粒,获得了炉料运动及形成的料堆过程,发现混装布料过程粒度偏析严重。建立的模型可为寻找和优化合理的布料模式提供重要研究基础。     

无料钟高炉应用数学模型研究

根据高炉冶炼理论,结合具体检测条件,建立高炉应用数学模型.通过实践,寻求高炉生产与无料钟布料及软熔带形状等关系规律,分析指导生产以获得良好的效果.