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。     

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。     

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。     

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。     

无钟高炉布料过程料面形状的数学模型

高炉装料过程中炉料在炉喉的空间分布是影响生铁产量、煤气流分布和炉况稳定顺行的主要因素。布料矩阵是调节炉料在炉喉空间分布的操作变量,是一个同时包含连续变量和有界离散变量的控制序列,高炉装料过程所形成空间分布是一个由分布函数描述的料面。由于缺少布料矩阵与装料形状之间的过程模型,布料矩阵往往为定常参数,布料矩阵的制定和调整仍由炉长凭经验操作。这种操作模式不能及时地调节炉况实时运行状态,给高炉稳定顺行和高炉稳产带来较大的负面影响。针对高炉装料过程中布料矩阵与装料形状之间的数学描述,在深入了解高炉装料过程的基础上,根据质量守恒规则,料堆形状描述和炉料落点位置构建了一种基于布料矩阵描述的高炉装料过程模型。最后,通过基于工业过程的仿真实验对本文所提的模型进行了测试,结果表明该模型可以有效地描述高炉装料过程布料矩阵与料面形状之间的关系。     

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）。     

高炉无钟炉顶布料料流宽度数学模型及试验研究

针对高炉实际操作过程中炉料的料流宽度与档位划分不一致,无钟炉顶布料后煤气流分布波动变化大,高炉顺行困难的问题,对布料操作中料流宽度计算的不足,重点考虑了炉料的受力变化对料流宽度的影响,分析了科氏力对料流宽度的影响,提出了分段考虑科氏力来计算料流宽度,修正计算了溜槽出口水平宽度的误差,建立了无钟炉顶布料的料流宽度数学模型。通过工业现场1∶10的模型试验,验证了该数学模型计算料流宽度的正确性和合理性,将料流宽度和溜槽倾角调整相一致的原则应用于2 500 m3高炉,达到了布料分布合理,气流稳定,高炉顺行的目的。     

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。     

武钢5号高炉专家系统在布料状态评估中的应用

高炉布料调剂对于维持高炉的稳定顺行具有决定性的意义。武汉钢铁(集团)公司新开发的5号高炉专家系统利用数学模型实现了高炉布料调剂的自动处理,通过利用数学模型处理高炉操作数据,如炉顶煤气温度、炉顶煤气成分、压差、冷却壁温度变化等,可以获得对气流分布状况、炉型变化状况及高炉运行状况的评估结果;结合高炉当前的运行状况,如焦比、风量、炉身静压力、原料状况(组成、粒度、热性能等)等就可以获得调剂的建议。高炉冶炼专家系统投入运行后,有效指导了高炉的布料调剂,高炉操作稳定,工艺指标得到改善。     

高炉布料的焦层坍塌建模方法研究

炉料分布是影响高炉内煤气流分布的决定性因素之一。在高炉布料过程中,矿石的冲击作用使部分焦层坍塌并堆积到炉中心区,考虑这一因素对料层分布的影响,在试验和统计分析基础上,采用一种简化方式模拟了布料过程的焦层坍塌现象。它以专家规则修正料面曲线,依据物料平衡关系求解模型参数,通过分析高炉径向温度和径向矿焦比分布,间接验证了布料模型中焦层坍塌修正方法。     

高炉偏析布料料面的数值模拟

 以传统布料模型的建模思想为基础,着重对布料偏析时炉料的物理运动过程进行分析研究,建立了偏析布料数学模型。通过与传统布料模型的模拟效果对比可知,偏析布料模型能够灵活处理不同程度偏析料面的情况,能够实现整个炉喉区域的料面形状模拟,适应性较好,与传统布料模型相比,更贴近生产实际。     

高炉煤气平均停留时间的模拟及讨论

为了探究高炉煤气分布的规律,本研究在考虑料层分布的前提下使用三维高炉数学模型计算了煤气的平均停留时间.结果表明,料层分布对煤气流场影响明显,煤气平均停留时间和鼓风速度存在比较明显的线性关系.特别是对于1 850 m~3的高炉在200 m/s的鼓风速度下,模型求得煤气平均停留时间约为6 s.此外,从几何相似的角度分析了几何模型的选择对模拟煤气平均停留时间的影响,得出了三维几何模型应为模拟煤气平均停留时间最优几何的结论.     

Model of Radial Distributions in the Upper Part of the Blast Furnace Shaft

A mathematical model is developed to estimate the radial distribution of the ore‐to‐coke ratio in the blast furnace shaft on the basis of molar flow and energy balance equations. It utilizes the radial temperature distribution of the gas measured above the burden surface to estimate the thermal flow ratios in concentric rings of the shaft, and from this the ore‐to‐coke distribution under the assumptions that a thermal reserve zone of a given temperature exists in the furnace. The model, which also predicts the radial distribution of temperature and pressure in the shaft, has been evaluated on measurements from an industrial blast furnace and verified by comparing the results with temperatures from an in‐burden probe.