高炉风口回旋区特征的研究现状

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炼铁高炉热风炉现状及发展方向

炼铁高炉热风炉现状及发展方向张振峰冯晓军摘要：根据国家《钢铁产业发展政策》，以及国家节能减排政策的实施，对我国钢铁工业健康发展提出相关要求，技术装备现代化、大型化，高效节能是高炉炼铁生产的发展方向，而做为高炉炼铁生产，热风炉的效率、装备水平对炼铁生产能耗降低起到重要作用。

本文对我国高炉炼铁热风炉装备水平及运行现状和发展方向做以总结分析。

关键词：高炉、热风炉、现状及发展方向1、引言：目前，我国高炉炼铁生产技术步入了飞速发展阶段，随着国家节能减排，以及淘汰落后产能的步伐加大，对于高炉炼铁能耗降低、热风炉提供高风温、增加煤粉喷吹量，节能降低焦比的有效措施，随着高炉大型化装备水平的现代化，热风炉各种新技术的应用，使热风炉逐渐走向节能、高效、长寿的步伐。

改进内燃式、外燃式均取得了1200℃以上的高风温。

随着顶燃式热风炉的发展，特别是卡鲁金顶燃式热风炉的引进，其高效、长寿、投资成本低的特点，逐渐为大型高炉所采用，并取得成功，已成为热风炉发展方向。

2、目前我国炼铁高炉热风炉现状：2.1 现代热风炉的分类：热风炉做为高炉炼铁重要组成设备，随着高炉炼铁技术的发展进步，热风炉结构形成发展的步伐从来就没有停止，其历史久远，现代热风炉分为以下几类：①按燃烧室位置分：内燃式、外燃式和顶燃式。

②按燃烧入口位置分：低架式（落地式）和高架式。

③按燃烧室形状分：眼睛形、苹果型和圆形。

④按蓄热体形状分、板状、块状和球状。

本文以现代主流热风炉分类依据，按燃烧室位置来分别讨论内燃式、外燃式、顶燃式热风炉的现状及发展方向。

2.2国内炼铁高炉装备内燃式热风炉的现状。

2.2.1内燃式热风炉结构特点：热风炉的燃烧室（又叫火井）和蓄热室同置于一个圆型炉壳内，称之为内燃式热风炉，内燃式热风炉又分为传统内燃式和改进内燃式，传统内燃式热风炉的风温低、寿命短，已被改进内燃式所代替，改进内燃式的主要特点：①采用悬链线型拱顶结构，优化拱顶高温稳定性及气流分布；②采用圆型火井及新型隔墙；③采用陶瓷燃烧器和弧形炉衬板。

高炉回旋区冷态物理模型研究

赵欣
马鞍山２４３０００）（中冶华天工程技术有限公司炼铁室，安徽
摘
要：以攀钢２０００ｍ高炉为原型，采用相似模型实验的方法进行高炉回旋区分析实验研究，得出高炉回旋区特
征：风口直径、鼓风量、插入深度、倾斜角度对回旋区深度和高度的影响，为创造最佳化冶炼条件提供理论依据。
ＺＨＡＯＸｉｎ
（ＨｕａｔｉａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＩｒｏｎ — ｍａｋｉｎｇＲｏｏｍ，ＭＣＣ，Ｍａａｎｓｈａｎ２４３０００，Ｃｈｉｎａ）
行。直接实验法是以实验测试为手段，直接对具体
点，必须完全遵从相似第二定理Ｊ。从物理上来
（１）在模型与原型中进行的现象应属同一性质的
看，建立物理模型应遵循以下条件：现象，描述它们的微分方程应该相同。
第３７卷第２期
２０１５年４月
甘
肃
冶
金
ＶｏｌＪ３７Ｎｏ．２
Ａｐｒ．，２０１５
ＧＡＮＳＵＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
文章编号：１６７２ — ４４６１（２０１５）０２ — ００２０．０５
高炉回旋区冷态物理模型研究
以相似原理为基础的模型研究方法建立的物理

炼铁高炉热风炉现状及发展方向

千里之行，始于足下。

炼铁高炉热风炉现状及发展方向炼铁高炉热风炉是炼铁工艺过程中的重要设备，它对炼铁工艺的效率和环保性起着关键影响。

目前，全球炼铁高炉热风炉的现状主要表现在以下几个方面：首先，热风炉的生产工艺不断改进。

传统的炼铁高炉热风炉使用的是焦炭作为燃料，但焦炭的资源有限且环境污染较严重。

为了解决这个问题，热风炉的工艺中引入了新型的燃料，如煤粉、天然气等，以提高能源利用率和降低环境污染。

其次，热风炉的效率不断提高。

炉内燃烧过程是热风炉的关键环节，目前热风炉中采用的燃烧技术主要有：喷嘴燃烧、煤粉喷射燃烧等。

这些新型燃烧技术能够提高热风炉的燃烧效率和传热效率，减少燃料的消耗，降低炸风温度，提高炉内的燃烧温度，从而提高炼铁效率。

再次，热风炉的自动化水平不断提升。

热风炉是一个复杂的工艺系统，需要对温度、压力、氧量等参数进行监测和控制。

随着现代自动化技术的不断发展，热风炉的自动化水平也得到了提高。

通过自动化控制系统，可以实现对热风炉的实时监测和控制，提高生产的稳定性和可靠性。

另外，热风炉的环保性要求越来越高。

炼铁工艺中的烟气中含有大量的有害物质，如SO2、NOx等，这对环境造成了严重污染。

为了降低炼铁过程中对环境的影响，热风炉需要采取一系列的环保措施，如增加除尘设备、改进燃烧技术等，以减少尾气中有害物质的排放。

第1页/共2页锲而不舍，金石可镂。

未来，炼铁高炉热风炉的发展方向将主要集中在提高热风炉的能源利用率、降低环境污染和实现炼铁工艺的智能化、自动化。

具体来说，可以从以下几个方面进行发展：首先，改善炉内燃烧过程，提高热风炉的燃烧效率和传热效率，减少燃料的消耗，提高炼铁效率。

其次，进一步降低热风炉的环境污染。

可以通过增加烟气净化设备、改进燃烧技术等手段，减少尾气中有害物质的排放，保护环境。

再次，提高热风炉的自动化水平，实现炼铁工艺的智能化。

通过引入先进的自动化控制系统和传感技术，可以实现对热风炉的实时监测和控制，提高生产的稳定性和可靠性。

高炉风口回旋区冷态实验研究

ｒａｏａｌｏｔｏｆｂａｔｏｒｔｎｏｌｔｆｒａｅｅｓｎｂｅｃｎｒｌｏｌｐａｉｆａｎｃ．ｓｅｏｂｓｕ
Ｋｅｏｄ：ｌｔｆｒａｅ；ｙｒ；ａｅｙ；ｏｄｓｔｘｅｍｅｔ；ｌｔｏｕｙＷｒｓｂａｕｎｃｔｅｅｒｃｗａｃｌ —ｔｅｅｐｒｎａｂａｌｍｅｓｕａｉｌｓｖ
ａｄｔｅｅｃａｔｒｉｆｅｃｎｔｅｓｅａｄｐｏｌｃｗｙＴｅｅｐｒｍｅｔｅｕｔｐｏｉｅｕｄｍｅｔｌａｉｒｔｅｎｈａｈｆｃｏｌｎｅｏｈｉｎｒｆｅｏｒｅａ．ｈｘｉｎａｒｓｓｒｖｄｄｆｎａｎａｓｓｆｎｕｚｉｆａｅｌｌｂｏｈ
（ｏｌｇｆｔｉｓｃｅｃｎｎｉｅｒｇＣｏｇｉｇＵｖｒｉ，ｈｎｑｎ００４，ｈｎ）ＣｌｅｏｅａｉｎｅａｄＥｇｎｅｎ，ｈｎｑｎｎｅｔＣｏｇｌｇ４０４ＣｉａｅＭａｒｌＳｉｓｙ
ＡｂｔａｔＣｌ —ｔｔｘｅｉｎａｄｌｏｅｒｃｗｙｏｌｓｒａｅｗａｕｌｂｓｄｏｅｔｅｒｍｉｒｙａｄｍｏ－ｓｒｃ：ｏｄｓａｅｅｐｒｍｅｔｌｍｏｅｆｔａｅａｆｂａｔｕｎｃｓｂｉａｅｎｔｏｙｏｓｌｉｎｄｈｆｔｈｈｆｉａｔ
Ｃｏｄ－ｔｔｐｒｍｅｔｌＲｅｅｒｈｏｈｃｗａｆＢｌｓｒａｅｌｓａｅＥｘｅｉｎｓａｃｆｔｅＲａｅｙｏａｔＦｕｎｃａ

利用CFX对高炉回旋区的模拟研究

基金项目:山东省科学技术发展计划项目(012050107)收稿日期:2007-04-03　修回日期:2007-04-11 第25卷　第4期计　算　机　仿　真2008年4月文章编号:1006-9348(2008)04-0301-04利用CFX 对高炉回旋区的模拟研究郭术义　孙志强(华北水利水电学院机械学院,河南郑州450011)摘要:高炉回旋区是高炉的重要组成部分,其内部的物理化学状态严重影响到高炉的冶炼状况。

利用计算流体力学软件CFX 对回旋区内存在的焦炭热解、焦炭燃烧、焦炭颗粒的轨道运动以及气体湍流等过程进行了数值模拟。

数值模拟结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,焦炭粒子数为1000时,在水平面内CO 气体的峰值浓度约为2714%;模拟高炉的煤气流分布的基本规律为中心气流弱,边缘气流强,与大量高炉操作实践相吻合;高炉回旋区的CFX 数值模拟结果与高炉实验结果趋势基本一致,为进一步研究高炉回旋区和指导高炉操作提供了有意义的探索。

关键词:高炉;回旋区;数值模拟中图分类号:TF53611 文献标识码:BS im ul a ti on of Bl a st Furnace Raceway by Usi n g CFX SoftwareG UO Shu -yi,S UN Zhi -qiang(North China I nstitute of W ater Conservancy and Electric Power,Zhengzhou Henan 450011,China )ABSTRACT:The raceway is one of the most i m portant parts of the blast furnace (BF ).The physical and che m ical state of the race way has great influence on the BF s melting .I n this article,the s oft w are CFX,one of Computati onal Fluid Dyna m ics s oft w are,has been app lied t o comp lete the nu merical res oluti on of the p r ocessing of coke pyr ogena 2ti on,coke burning,coke traject ory move ment,and air turbulence .T wo eddy fl ows have been found in the BF race 2way .The maxi m u m concentrati on of CO is about 2714%under the conditi on of 1000coke particles .The distributi on rule of the gas fl ow is that the gas fl ow is tiny in the center of BF and the gas fl ow is str ong in the BF fringe .This is in accord with l ots BF operati ons .The results of the nu merical res oluti on are basically in accord with the BF experi 2ment results .It p r ovided a significative app r oach f or the further study on BF race way and guidance f or BF operati on .KE YWO R D S:B last furnace;Raceway;Nu merical si m ulati on1　引言高炉炼铁同其它能源、化工、交通、航空航天等产业的许多设备一样,都涉及到大量复杂的流体问题。

高炉风口回旋区影响因素的冷态实验分析

ｉ
毪褪凼摧回
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彩色示踪颗粒
燃烧带
图３彩色示踪颗粒在回旋区内的运动分布
图２风量过大时出现的管道现象
３．１高炉回旋区内固体颗粒的运动特征分析回旋区内固体颗粒的运动特征是通过利用极少
数彩色颗粒来进行示踪研究，如图３所示为彩色示踪颗粒在回旋区内的运动分布。由于高炉风口回旋区呈椭球形，无法对其进行定量的分析研究，取椭球形回旋区沿风口轴线上的竖直面为研究对象。此时，椭圆面的长轴为回旋区的穿透深度Ｄ，，椭圆面的短轴为回旋区的高度Ｈ，。高速气流从左侧风口鼓人，将料层吹出了一个明显空腔区，在风口的主流
３结语
通过采用ＡＮＳＹＳ／ＬＳＩＤＹＮＡ有限元软件对
图４黄铜圆头弹（Ｌ／Ｄ＝３）侵彻过程的数值模拟结果
Ｂ９００Ｆ胁１型防弹钢板进行数值分析，较好地再现了试验现象，并得到了以下结论。
１）塑性随动强化模型和Ｊｏｈｎｓｏｎ—Ｃｏｏｋ本构模型能够较好地模拟子弹对金属类延性材料的侵彻能力。
回旋区的形状从最初为长轴在水平方向的椭球形逐渐改变为圆球，最后变为长轴在竖直方向的椭球形，在回旋区改变为圆球之前达到稳定状态时，经过对多张高速摄像机所摄取的图片进行分析，得出回旋区形状系数约为ｏ．９。该实验是在冷态状态下进行，不考虑气流的可压缩性，然而在实际高炉上鼓风量对高炉风口回旋区大小和形状的影响更加复杂多变，一方面热风进入高炉风口回旋区后，温度急剧升高，体积膨胀，从而增强了气流的穿透能力；另一方面由于热风的进入，在风口回旋区与煤粉以及焦炭颗粒发生复杂的化学反应，并产生煤气。所以，高炉风口回旋区热态实验还有待于进一步研究。３．３料层属性对高炉回旋区大小的影响
３）弹丸以同样的速度撞击靶板，长径比高的弹丸侵彻能力明显要强。

高炉风口回旋区形状和大小的三维数值模拟

【摘要】采用连续方法研究了回旋区的形成过程及风速对其形状和大小的影响。使用欧
拉模型计算气固两相的质量和动量守恒方程，使用Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅｋ－ｅ（ｅ为湍流耗散率）模型计算湍
流流动，使用标准壁面函数处理近壁区域，模拟了回旋区的形成与稳定的过程，比较了不同的风
【ＫｅｙＷｏｒｄｓ】ＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅ，Ｒａｃｅｗａｙ，ＳｈａｐｅａｎｄＳｉｚｅ，ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
风口回旋区的形状和大小会直接影响高炉内部煤气的一次分布，研究风口回旋区的形状大小对回旋区形状大小的影响。此外文献［３］研究整
ｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓｏｎｔｈｅｓｈａｐｅａｎｄｓｉｚｅｏｆｔｈｅｃａｖｉｔｙｗａｓｐｅｆｏｒｒｍｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔ
ＬｉｎＭｉａｏｘｉｎ‘ ＷａｎｇＸｉｕｍｅｉＺｈｅｎｇＳｈａｏｂｏ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）

1880m3高炉风口回旋区特征的研究

1880m3高炉风口回旋区特征的研究摘要：随着新中国的成立，我国钢铁工业的发展十分迅速，现在已经成为我国国民经济的重要支柱产业，并成为世界生产的第一大国。

钢铁生产的高炉内的一大重要反应区域就是高炉风口回旋区，回旋区的形成以及反应的情况，将对高炉上部炉料的均衡下降、下部煤气的分布以及整个高炉内的传质转热过程产生直接的影响。

因此，本文通过对1880m3高炉风口回旋区的形成进行分析，进一步对其特征进行分析。

关键词：1880m3高炉；风口；回旋区；高炉炼铁；特征中图分类号：TF543 文献标识码：A一、1880m3高炉风口回旋区的形成高炉风口回旋区是高炉稳定操作不可缺少的重要反应区。

风口回旋区的形状对高炉下部气流、炉缸活跃程度及炉料下降影响很大。

此外，高炉生产所需化学能和热能主要来源于燃料在风口回旋区燃烧产生的煤气。

风口回旋区的尺寸大小将直接影响高炉下部煤气的分布、上部炉料的均衡下降以及整个高炉内的传热传质过程。

以前在利用小高炉进行炼铁时，由于风机的能力小、鼓风的流速低等原因，使高炉风口前焦炭的燃烧与炭的气化过程被视为是不动焦炭层地燃烧。

随着我国科技技术的不断进步，高炉不断趋向与大型化，例如1880m3、2000m3，甚至是4350m3的高炉都在不断地出现。

目前，高炉鼓风的速度也已经提高到100-200m/s，在利用1880m3的高炉进行炼铁工作时，由于大型化高炉的风口前的焦炭受到了强烈的流体动力的作用，因此，就使焦炭在高炉的风口前缘形成了一个内部回旋运动的空腔，这个空腔就被称为高炉的回旋区。

1880m3的高炉在进行炼铁时，高炉风口前缘的整个回旋区内分别存在着一个化学和物理现象。

在高炉中焦炭不但在炉中运动，还伴随着燃烧反应，并且跟鼓风带进来的气流之间有热量和质量的传递进行，所以，在整个物质传热以及燃烧的过程就构成回旋区的化学环境；同时，高炉内煤气流与焦炭颗粒之间的动能传递，两者的相互作用以及运动的过程构成了回旋区的物理环境。

高炉炼铁智能化的研究现状与展望

高炉炼铁智能化的研究现状与展望摘要：进入二十一世纪，我国的高速发展，推动了城市化进程加快，经济水平的提升，还有科学技术的进步。

近年来，在环保与去产能化的双重影响下，中国钢铁开始向高质、智能、绿色的生产模式转变，传统的高能耗、高污染的高炉冶炼理念已不再适用于“十四五”规划的发展方向。

随着大数据与人工智能技术的兴起，新一代钢铁工业在智能制造的推动下向着绿色制造迈进，通过分析钢铁企业多年积累的数据而建立各种预测模型已成为一种大趋势。

本文首先以高炉智能化转型作为研究背景，通过由简入繁的方式介绍了当前高炉冶炼指标预测模型及冶炼过程监测系统。

然后，分析了数据处理与专家决策优化策略的重要性，并简要阐述了当前各企业高炉大数据云平台的搭建情况。

最后，对高炉智能化转型作出了相应的结论与展望。

关键词：炼铁；智能制造；智慧高炉；大数据；人工智能引言钢铁工业是典型的资源能源密集型流程工业,是国民经济支柱产业。

高炉炼铁作为主流钢铁生产流程的核心工序,高炉稳定、顺行、高效、低耗关系到整个钢铁企业的经济效益,是钢铁生产节能减排、降本增效的关键环节。

目前,高炉炼铁工艺技术水平已发展到瓶颈,难以有较大的突破;随着数据科学和信息技术的蓬勃发展,将大数据技术逐步应用于高炉炼铁过程中,充分利用炼铁系统积累的数据深度解析生产过程,研发基于大数据的智能化高炉炼铁技术,挖掘原燃料条件、工艺操作制度与高炉运行状态、铁水质量之间的逻辑关系,将大数据、机器学习与冶炼机制、经验知识相结合,建立高效、科学的高炉冶炼智慧模型,有望解决高炉数据难表征、状态难描述、操作难调控的传统难题,是实现高炉炼铁节能减排和智能化冶炼的重要手段。

1高炉炼铁的工艺结构高炉炼铁的完整工艺结构主要包括上料系统、炉体系统、热风系统、渣处理系统、出铁场系统、炉顶系统、喷吹系统、辅助系统等组成。

其中，上料系统由矿槽、焦槽、筛分设备、称量设备、输送胶带机、斜桥或上料主皮带结构等组成，其功能主要为根据生产需求将各种原料输运到高炉内；炉体系统主要由高炉内衬、炉体冷却单元、炉体检测设施、炉体控制设施、高炉炉壳、支撑框架结构等组成，炉体系统是高炉炼铁工艺产出铁水的主要单元；炉顶系统主要用于根据工艺设定向高炉内完成各种原料的布料，其主要组成部分包括料罐、固定受料漏斗、气密箱、阀箱、溜槽等；热风系统主要用于加热风至1200℃，并经特殊管道将热风引入高炉，其主要组成部分包括热风炉、空煤气换热器、助燃风机、热风输送管道等；喷吹系统主要将煤粉加工成符合要求的粒径大小，在充分干燥后，使用气流将煤粉送入高炉内，其组成单元主要有煤粉制备设施、煤粉干燥设施、煤粉喷吹设施等；渣处理系统主要用于处理及回收高炉炼铁产生的残渣，其主要组成单元包括炉渣粒化设施、渣脱水设施、渣运输设施等。

一种高炉风口回旋区形状的检测方法

一种高炉风口回旋区形状的检测方法高炉是钢铁工业中焦炭、铁矿石和石灰石的还原和冶炼设备。

高炉风口回旋区是高炉内部的一个重要部分，其形状必须符合设计要求，这对高炉的正常运行和生产效率有很大影响。

因此，研究高炉风口回旋区形状的检测方法显得十分重要。

1.设备和准备工作首先，需要使用高精度三维激光扫描仪对高炉的回旋区进行扫描。

选择合适的扫描仪可以确保精度和速度的平衡。

在扫描前，需要对高炉进行准备工作，如清洁、涂刷反光材料等，以保证扫描效果和精度。

2.扫描开始扫描前，需要在回旋区表面标记一些特征点，以便后期对扫描数据进行处理时能够对准。

扫描时，激光扫描仪会在扫描区域内发射激光束，通过测量激光束出射和反射的时间差以及角度等信息，得到回旋区表面的三维坐标数据。

将多个扫描位置的数据进行融合可得到整个回旋区的三维模型。

3.数据处理得到三维模型后，需要进行切面分析，对模型进行切割，得到多个不同角度的切面图像。

这可以通过专业的三维软件进行。

在切割过程中，需要对每个切面标记坐标轴以及特征点。

4.分析得到了多个切面后，需要进行分析。

首先，需要对切面进行测量，测量每个切面上回旋区的宽度、长度、高度等参数。

然后，需要对参数进行比较和对比，与设计图进行对照，看是否符合要求。

5.结果最后，在完成测量和对比后，需要把结果记录下来。

如果回旋区的形状符合要求，就可以进入下一步工序。

如果不符合，需要进行相应的修复和调整。

总的来说，通过三维扫描技术可以有效地检测高炉风口回旋区的形状。

该方法可以高效地获取三维数据，而且准确度高，具有较高的实用价值。

高炉热风炉高效送风策略的研究进展及发展趋势

高炉热风炉高效送风策略的研究进展及发展趋势引言高炉热风炉是冶金行业中重要的设备之一，其作用是为高炉提供高温、高压的热风，以支持高炉内的燃烧过程。

高效的送风策略对于高炉的正常运行和提高生产效率至关重要。

本文将探讨高炉热风炉高效送风策略的研究进展及发展趋势。

二级标题1：传统送风策略三级标题1：定风量送风策略定风量送风策略是传统的高炉热风炉送风方式。

该策略通过设定固定的送风量来满足高炉的需求。

这种方式简单直接，但无法根据高炉的实际状态进行调整，容易导致送风过剩或不足的问题。

三级标题2：定压送风策略定压送风策略是另一种常见的传统送风方式。

该策略通过设定固定的送风压力来满足高炉的需求。

这种方式相对于定风量送风策略更加灵活，可以根据高炉的实际状况进行调整，但仍存在一定的局限性。

二级标题2：研究进展三级标题1：气动模型研究近年来，研究人员通过建立气动模型，对高炉热风炉的送风策略进行了深入研究。

通过模拟高炉内的气流分布和流动特性，可以优化送风策略，提高送风效果和能源利用率。

三级标题2：智能控制技术研究智能控制技术在高炉热风炉的送风策略研究中也发挥了重要作用。

通过采集高炉的运行数据和实时监测信息，结合先进的控制算法，可以实现自动调整送风策略，提高送风效率和稳定性。

三级标题3：节能减排研究随着环保意识的增强，高炉热风炉的节能减排研究也日益受到关注。

研究人员通过优化送风策略，减少能耗和排放，推动高炉热风炉向清洁、高效的方向发展。

二级标题3：发展趋势三级标题1：智能化发展未来，高炉热风炉的送风策略将更加智能化。

通过引入人工智能、大数据分析等技术，可以实现对高炉运行状态的实时监测和预测，进一步优化送风策略，提高生产效率和能源利用率。

三级标题2：绿色环保发展绿色环保是当前社会的重要发展方向，高炉热风炉的送风策略也将朝着清洁、低排放的方向发展。

研究人员将继续探索新的送风方式和技术，以减少能耗和排放，实现可持续发展。

三级标题3：综合优化发展综合优化是未来高炉热风炉送风策略发展的重要方向。

高炉回旋区燃烧数值模拟研究

高炉回旋区燃烧数值模拟研究
郭术义;尚松蒲
【期刊名称】《华北水利水电学院学报》
【年(卷),期】2009(030)001
【摘要】为研究回旋区内物理化学状态,对回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流化学反应进行了分析,建立了基于混合颗粒条件的湍流数学模型,利用cFx进行了数值模拟.结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右,焦炭粒子数为3 000时,CO,和CO气体峰值浓度百分比分别为17.0%和27.4%,高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强.红外测温实验及大量操作实践验证了数值模拟结果基本是正确的,对进一步研究回旋区和创新高炉操作制度提供了理论依据.
【总页数】4页(P46-49)
【作者】郭术义;尚松蒲
【作者单位】华北水利水电学院,河南,郑州,450011;华北水利水电学院,河南,郑州,450011
【正文语种】中文
【中图分类】TF536.1
【相关文献】
1.高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟 [J], 张丽丽;史岩彬;陈举华
2.高炉回旋区模型PDA测试及数值模拟研究 [J], 郭术义;陈举华
3.氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的r三维数值模拟研究 [J], 吴俊明;周振峰;彭星;王静松;薛庆国
4.氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的三维数值模拟研究 [J], 吴俊明;周振峰;彭星;王静松;薛庆国;
5.高炉采用氧煤燃烧器后回旋区煤粉燃烧过程的数值模拟 [J], 丘纪华;张志国;孙学信;董玉贵;张慧纯
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氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的r三维数值模拟研究

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的r三维数值模拟研究吴俊明;周振峰;彭星;王静松;薛庆国【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2018(009)004【摘要】炉顶煤气循环氧气高炉是一种全新的炼铁新工艺,它可以有效提高煤比、减少CO2的排放.但是其复杂的燃烧条件将使煤粉在回旋区内的燃烧及高炉下部的行为发生很大变化.为了了解氧气高炉炼铁新工艺条件下喷吹煤粉的复杂现象,建立了一个氧气高炉条件下的氧煤枪-直吹管-风口-回旋区-焦炭床的三维数学模型,研究了氧气高炉下部的温度场、浓度场及煤粉的流动和燃烧特性.模拟结果表明,氧气高炉条件下的回旋区温度显著升高、高温区面积扩大,CO2含量提高,焦炭床内CO含量显著增加.此外,与传统高炉相比,氧气高炉回旋区表面的煤粉燃尽率增加了10.24％.【总页数】8页(P1-8)【作者】吴俊明;周振峰;彭星;王静松;薛庆国【作者单位】北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TF536【相关文献】1.高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟 [J], 张丽丽;史岩彬;陈举华2.高炉焦炭回旋区内煤粉燃烧的三维数字模拟 [J],3.试验燃烧炉大量喷吹煤粉时回旋区内的燃烧行为和煤气流的变化 [J], 有山达郎;全荣4.高炉焦炭回旋区内煤粉燃烧的三维数字模拟 [J], 无5.氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的三维数值模拟研究 [J], 吴俊明;周振峰;彭星;王静松;薛庆国;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高炉风口回旋区内温度分布的模拟分析

高炉风口回旋区内温度分布的模拟分析金焱;袁辉;祝俊俊;王炜;薛正良;程常桂【摘要】基于 Fluent 软件，采用预混燃烧模型对高炉风口回旋区内温度场进行模拟，分析风量、风压、喷煤量等参数对高炉风口回旋区内温度分布的影响。

结果表明，随着风量、风压、喷煤量的增加，风口回旋区内温度最高处离风口端部的距离逐渐增大，风口回旋区内最高温度逐渐降低；风口的堵塞会使风口回旋区内温度最高处与风口端部的距离缩短，使风口回旋区内最高温度升高。

%Based on Fluent software,premixed combustion model was applied to simulate the tempera-ture field in raceway of blast furnace,and the effect of process parameters including blast volume, blast pressure and coal injection rate on the temperature distribution in raceway were investigated.The results show that,with the increase of blast volume,blast pressure and coal injection rate,the dis-tance between the highest temperature position in raceway and the tuyere tip gradually increases and the highest temperature in raceway decreases .The blocking of tuyere will lead to the reduction of dis-tance between the highest temperature position in raceway and the tuyere tip and the increase of the highest temperature in raceway at the same time.【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】4页(P1-4)【关键词】高炉;风口回旋区;温度分布;风量;风压;喷煤量;温度模拟【作者】金焱;袁辉;祝俊俊;王炜;薛正良;程常桂【作者单位】武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081【正文语种】中文【中图分类】TF513高炉风口是高炉炼铁送风的重要部位，承受炉内高速煤粉的磨蚀、高温炉气的冲刷以及炉料的撞击，极易损坏[1-4]。

高炉风口回旋区测温及成像在线监控系统的研究与应用1[1]

高炉风口回旋区测温及成像在线监控系统一、高炉风口回旋区测温和成像检测的作用意义近年来，国内外冶炼工作者对高炉风口回旋区工况监控技术的研究与开发非常重视。

高炉风口回旋区工作状态，对高炉的冶炼过程起着极其重要的作用。

在高炉炼铁过程中，高炉风口燃烧带的大小、形状、焦炭运动的状况以及粉焦的堆积行为，对炉料的下降和料柱的透气、透液性有显著的影响，它决定了高炉煤气的一次分布，反映了焦炭的燃烧状态，直接影响着软熔带的形状和位臵，是炉况顺行的基础，对高炉的正常生产有很大的影响。

因为入炉焦炭，从高炉炉顶装入炉内后到达风口回旋区后，与鼓进的热风进行烧灼，产生煤气上升，所以要求炉缸各个风口回旋区烧灼均匀，保证上升的煤气流分布均匀。

但是有时炉况不好，炉缸风口回旋区烧灼不均匀，个别风口回旋区有生料、塌料出现，破坏了高炉冶炼顺行。

所以要同时了解掌握各个风口燃烧温度和烧灼状态后，利用高炉上下部调节手段，保证高炉冶炼顺行。

另外高炉风口小套凸出到炉内，前端近2000o C的高温，而且工作环境极其恶劣，风口小套易破损。

若风口小套漏水，将导致燃料比升高、炉凉、损坏炉缸耐火材料，同时风口小套漏水，会导致风口爆炸等重大事故。

而炉缸热源主要来自风口燃烧带，燃烧带的温度，在一定条件下决定了炉缸的温度，对整个高炉的传热、传质、还原、脱硫以及生铁成份，均起重大影响。

高炉炼铁生产现场环境温度高，约为60o C -120o C，目前普遍采用的是人工利用肉眼窥视方法，由于风口较多，查询一次时间长，且不能保证连续观察，还常有误判出现，因而难以得到及时、准确的炉内状况信息，这给高炉稳定生产带来极大影响。

实现在线连续测温、成像及辅助人工巡视三位一体监控高炉风口的工作情况，使高炉操作者能更方便、更及时地获取并记录炉内信息，从而对喷煤及高炉内部情况进行有效的分析和预测，利用高炉上下调节手段，使风口异常在萌芽状态就得到有效的处理，减少高炉由于风口故障、喷煤故障造成非正常减风和休风，进而对提高高炉产量，增强高炉的安全生产，使高炉生产进一步实现科学化、自动化、人性化的管理。

高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟

高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟郭同来;柳政根;储满生【摘要】基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区数学模型,系统研究了焦炉煤气喷吹量对回旋区焦炭质量流量、理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响.研究表明：在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度呈降低的趋势,而炉腹煤气量呈增加的趋势;为了维持理论燃烧温度和炉腹煤气量与基准操作一致,可通过降低风量和提高富氧率进行热补偿.热补偿后,随着焦炉煤气喷吹量的增加,焦炭质量流量呈上升趋势,炉腹煤气中还原气体积呈增加趋势,回旋区体积呈缩小趋势.每增加1 m3/s的焦炉煤气喷吹量,焦炭质量流量上升1.74%,炉腹煤气中还原气体积增加2.04%,回旋区体积缩小1.98%.%A raceway mathematical model of blast furnace with coke oven gas （COG） injection was established based on the theory of mass and heat balances. The effects of COG injection volume on the coke mass flow rate, theoretical flame temperature, bosh gas volume, bosh gas compositions and raceway shape were investigated systemically. The results showed that the theoretical flame temperature tends to decreasing and bosh gas volume tends to increasing, when COG injection volume increasing with the benchmark operation of blast furnace unchanged. The theoretical flame temperature and bosh gas volume can be constant by decreasing blast volume and increasing oxygen enrichment when blast furnace operating with coke oven gas injection. After thermal compensation, with increasing COG injection volume, the coke mass flow rate and reducing gas volume in bosh gas tend to increasing, and theraceway cubic capacity tends to narrowing. With 1 m3/s increasing of COG injection, the coke mass flow rate increases by 1.74 % , the reducing gas volume in bosh gas increases by 2.04 % and the raceway cubic capacity decreases by 1.98 %【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)007【总页数】5页(P987-991)【关键词】高炉;焦炉煤气喷吹;风口;回旋区;数学模拟【作者】郭同来;柳政根;储满生【作者单位】东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110819;东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110819;东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TF531作为以碳冶金为本质的钢铁行业,高炉炼铁的CO2排放量约占整个钢铁生产CO2排放量的70%[1]。

戏说风口回旋区之二（回旋区形成的条件）

戏说风口回旋区之二（回旋区形成的条件）探讨风口前回旋区的运动状态，首先需要了解一下回旋区形成的条件。

休风状态下的高炉是基本处于静止的高炉，应该说鼓风是高炉所有运动（从煤气流分布、炉料的运动、燃料燃烧、炉料熔化滴落、回旋区的形成等）的动力源泉，鼓风以一定的速度从风口鼓入是风口前能够形成回旋区的必要条件之一。

限于风口前恶劣的工作条件，到目前为止，我们仍然没有成熟的手段直接观察到焦炭在风口前的各种不同的运动状态，也无法用具体的实验完全相同的再现回旋区的形成过程，对于回旋区的研究也仅能靠一些日常积累的感性认知结合相关的科学理论推断产生，准确性与正确性还需要不断的实践验证。

一、形成回旋区的条件1、一定的鼓风压力风口前的焦碳，受到其上方炉料的较大的压力作用，当鼓风压力较低或风口前的焦炭受到来自上方的压力较大时，鼓风不足以克服料柱的有效重力使风口前的焦炭产生运动，而只能从焦炭的孔隙处穿过，形成典型的层状燃烧，通常当风压很低或料柱太死如下部悬料时，风口前焦炭静止不动处于层状燃烧状态。

随风压增大，风压克服来自上部炉料有效重量产生的压力，伴随焦炭的不断燃烧产生一定的自由空间，风口前焦炭才有可能产生运动。

2、焦炭的燃烧风口前焦炭做回旋运动并形成回旋区，需要一定的回旋空间，虽然鼓风能克服上部料层的有效重量，减小风口前焦炭所受到的来自上部炉料的压力，但仍不足以形成有效的自由空间，所以焦炭燃烧体积缩小是形成有效自由空间的主要方式。

3、具有一定阻力的（或透气性较差的）回旋区外壳一定的风压克服料柱的重力，伴随焦炭的燃烧在风口前产生一定的自由空间，使风口前的焦炭可以产生自由运动。

鼓风夹带着没能完全燃烧的焦粒向中心运动。

一方面燃烧产生的焦粒向前运动体积越来越小并不断填充于前方焦层的空隙之间，加之上方熔化滴落的渣铁也不断填充于焦层空隙之间，使得煤气流前进的阻力越来越大。

另一方面，由于风口的周向均匀布置，使得中心焦层受到来自周向的均匀压力，鼓风在距离中心焦层一定的位置处受到较大的阻力作用，从而被迫改变运动方向，在前方阻力与浮力作用下向斜上方折返运动。

高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟

收稿日期:2004208230基金项目:2001年山东省科学技术发展计划项目(012050107);2002年山东省自然科学基金项目(Y2002F19);2003山东省经贸委重大技术创新项目(鲁经贸授字2003[182])作者简介:陈举华(1948-),女,山东荣成人,教授.主要研究方向为多目标模糊优化/系统模糊可靠性/虚拟样机及环境.E 2mail :xtgc —sd @　文章编号:167223961(2005)0120027205高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟陈举华,沈学会,郭术义,张丽丽(山东大学　机械工程学院,　山东　济南　250061)摘要:阐述了高炉回旋区运动及反应机理,建立了模拟回旋区的三维综合模型,模拟了回旋区内物理过程和化学过程,得到了焦炭颗粒的速度分布、回旋区内的温度分布和高炉风口燃烧带的温度及煤气成分变化.冷态模拟结果与实验结果基本一致,预报的温度分布符合实际工况.关键词:高炉回旋区;气粒两相流;数值模拟中图分类号:TH122 文献标识码:AThe analysis of mechanism and research on32D numerical simulation of race w ayCHEN J u 2hua ,　SHEN Xue 2hui ,　GUO Shu 2yi ,　ZHAN G Li 2li(School of Mechanical Engineering ,　Shandong University ,　Jinan 250061,　China )Abstract :The mechanisms of movement and reaction in raceway of blast furnace was investigated ,an integrated 32D model for raceway of blast furnace was built.The model was used to simulate both the physical and chemical process in the raceway.The simulation gave the velocity distribution of gas and particle ,the temperature distribution in raceway and the changes in temperature and gas composition in blast ignition belt.The prediction results are in agreement with the experimental results ,the pre 2dicted distribution of temperature is in accord with practice.K ey w ords :raceway of blast furnace ;gas 2particle flow ;numerical simulation0　引言高炉生产所需热量和还原剂来自回旋区,回旋区机理的研究及模拟与炉料和煤气流的合理分布、高炉生产最佳化密切相关.过去由于焦炭运动或燃烧机理不明晰而操作不当所致的“结瘤”、“管道”等冶炼事故,经济损失巨大.钢铁是国民经济的基础,炼铁又是源头,为提高高炉生产水平,国内外学者作了不懈的努力,如羽田野道春等人建立了回旋区气体力学模型【1】;B.K.杜尔诺夫等建立了回旋区动力学模型【2】;福武刚等提出了气、固、液态的平衡关系【3】.但由于问题本身的复杂和各种条件的限制,至今还未建立起模拟高炉回旋区运动和燃烧全过程的综合数学模型.模拟回旋区的关键问题在于其数模要全面反映焦炭运动过程和燃烧过程的相互影响,彼此协调.目前常用的模型普遍偏重一方面,忽略另一方面,这一顾此失彼的建模方法模拟效果较差.所　第35卷　第1期　Vol.35　No.1 山　东　大　学　学　报　(工　学　版)J OURNAL OF SHANDON G UN IV ERSITY (EN GIN EERIN G SCIENCE )2005年2月　Feb.2005　以建立模拟回旋区的综合数学模型尤为迫切.近年来,两相湍流及其相互作用成为国际上的研究前沿和热点,湍流气粒两相流理论的发展也为进一步改进回旋区研究方法提供了新的思路,基于两相流和燃烧学理论建立了综合考虑两个过程的高炉回旋区三维综合数学模型,并利用冷态实验对模拟结果进行了验证,以便应用于工程实践.1　回旋区的数值模拟回旋区内的物理、化学变化十分复杂,完整而准确的了解其机理是建立数学模型的前提,以下对回旋区机理作了系统的分析.1.1　回旋区的机理研究随着冶炼技术的不断进步,高炉逐渐趋于大型化,鼓风速度已提高到100～200m/s,这时风口前的焦炭受到强烈的流体动力作用,在风口前缘形成了焦炭作回旋运动的空腔,我们把这个空腔称为高炉回旋区【4】.回旋区内的焦炭运动是在气、固、液三相流中进行的,在高温鼓风的作用下,它在运动中不断进行着燃烧和气化反应,从而确保高炉上部炉料不断下降和高温还原煤气的不断产生.整个回旋区内由于焦炭和煤气的运动和焦炭的燃烧反应,物理过程和化学过程并存并且相互耦合.焦炭颗粒、煤气流之间的动量传递和二者之间的运动过程及相互作用构成了回旋区内的物理过程;同时焦炭在运动中还进行着燃烧反应,并与鼓风带进来的气流进行着质量、热量的传递.整个燃烧以及传质传热过程就构成了回旋区内的化学过程.两个过程相互影响,互相关联,气流运动通过强化混合而影响着平均化学反应速率,同时化学反应放热过程又影响着气流,回旋区正是物理过程和化学过程相互耦合作用而产生.1.2　回旋区三维数学模型目前常用的回旋区数学模型都是建立普通的物理/化学守恒方程,实际生产中,炼钢和炼铁炉中的反应、炉子和燃烧室内燃烧都是十分复杂的湍流条件下完成的.所以,基于气粒两相流和燃烧学理论,考虑气相和颗粒相的速度差别和相互作用,建立了反应回旋区多过程机理的三维综合数学模型,增强模拟效果,以利于指导工程实践.由于文中引用符号较多,特将所用符号列表如下,以助读者阅读.dΦ———风口直径,m;B———综合热鼓风的动能与在风口燃烧的焦炭流势能有关的一个参数;KΦ———回旋区长度与高度的形成参数;m0,n———从实验数据统计获得的参数;V g———每分钟鼓风量,m3/min;ρg———热风密度,kg/m3;T g———热风温度(开氏温度),K;P0,P g———标准大气压和热风压力,Pa;W,φ———鼓风中的含氧和水汽量,g/m3;C K———焦炭中的含炭量,%;D———天然气用量,m3;h———回旋区的高度,m;g———重力加速度,N/kg;<———求解变量,Γ<———传输系数;S<,S k<———气相和两相相互作用的源项; T———温度;T0=273K;u,v,w———速度分量,m/s;k,ε———湍流动能,J;湍流动能耗散率,%;ρ———密度,kg/m3;μ———动力粘性系数;τ———剪应力,N;n———颗粒数密度,n/m3;Y———质量分数,%;ω———反应率,kg/(v3・s);E———活化能,J;N———颗粒数总通量,kg/(m2・s);Q———热量,J.1.2.1　气粒两相流和焦炭燃烧的双流体-轨道模型在有反应的两相流动和燃烧的双流体-轨道模型中,颗粒数密度及速度由欧拉坐标系下的连续及动量方程组来求解.颗粒由于水分蒸发和焦炭燃烧等引起的质量和温度变化由拉氏坐标系下的常微分方程组得到.气相时平均连续、动量、能量方程组以及k,ε方程可写成如下通用形式,详细表达式见文献[5].5t(ρ<)+5x j(ρv i<)=5x j(Γ<5<x j)+S<+S k<(1)颗粒相的时平均连续及动量方程组为　28　山　东　大　学　学　报　(工　学　版)第35卷　5n k 5t+55x j(n k v kj)=-55x j(n′k v′k)(2)55t(n k v ki)+55x j(n k v kj v ki)=n k g i+1τrk[n k(v i-v ki)-n′k v′kj]+Sm k(v i-v ki)- 5x j(n k v′kj v′kj)(3)1.2.2　焦炭颗粒燃烧模型在模型中,由于水分蒸发和焦炭的燃烧引起的颗粒质量和温度变化以及颗粒的热传递由一组普通的微分方程和一系列的算术表达式来定义.颗粒的质量变化率可由以下代数式来确定【6】.m k= m w+ m h,(4) m w=πd k N uDρln1+Y ws-Y w g1-Y ws,(5)Y ws=B w exp-E wR T k,(6)m k=πd p N uDρln m s/ m k-Y sm s/ m k-Y ss,(7)m s=πd2pρY ss B s exp-ER T k,(8)m h=∑ m s,(9)对颗粒温度变化用下列拉格朗日坐标系内能量方程,计算颗粒质量和温度变化沿着颗粒的流线来进行.m k C pk d T kd t=πd2kεσ(T4-T4k)+m k C pk(T-T k)×[exp(m p C pk/(πd p N uλ))-1]-1-m w L w+m h Q c.(10) 1.2.3　焦炭颗粒质量湍流、气相燃烧和辐射传热模型由于炉内流动为弱旋流动,应用k-ε-kp2相湍流模型.颗粒雷诺应力、颗粒质量流表达式为-n′k v′k=D k 5n k5x j,(11)-v′kj v′ki=v k 5v kj5x i+5v ki5x j,(12)kp方程为5t(n k k k)+5x k(n k v k k k)=5 5x k(μpσp 5k k5x k)+G kk-n kεk(13)其中,G kk=μk5v ki5x k5v k5x i5v ki5x kμk=cμkρk k2p/|εp|εp=-1τr+m km k[(v′i v′ki-2k k)-v i-v kin kυkσk5n k5x i](14)对于挥发分及CO气相燃烧子模型应用PDF输运方程模拟模型【7】.辐射传热子模型应用离散坐标辐射传热模型(discrete2ordinate DO模型)【8】.1.3　数值解法及边界条件对气相和颗粒相方程组采用混合格式进行差分,采用p-v修正的SIMPL E算法,TDMA迭代逐行求解.将计算区域分为24×25×40个网格进行计算.为了解决计算中大数据量和计算时间的矛盾,采用不同的空间步长区分“宏观”、“微观”网格;采用不同的时间步长区分“宏观”、“微观”计算.采用冷态实验中的初始数据作为数值计算的初始条件.对气相取均匀进口条件,进口网格给定均匀速度u,v,w,T,Y S并给定K in,εin;出口取压力出流条件;壁面处气相为无滑移条件,颗粒相法向速度分量为0;其它速度分量梯度和质量浓度梯度为0.2　试验装置和测量方法为了验证回旋区三维模型,依据相似与模化理论,在一个缩小的冷态模型中采用三维激光相位多普勒分析仪(32Dimensional Laser Phase Dopper Ana2lyzer,PDA)试验测量系统对气粒两相流动作了测量.实验系统如图1所示.本试验按照相似与模化原理,把实际高炉回旋区的焦炭颗粒大小范围换算成玻璃微珠的粒径范围,用玻璃微珠来模拟焦炭颗粒的行为.本试验采用了35目(平均粒径为400～600μm)的玻璃微珠,球形度为95%,折射率为1.5,密度为2400kg/m3.每个测点采样个数为1500,采样时间限时20s. 常温、常压下的空气在大功率风机的驱动下带动颗粒发生运动.气体与颗粒的流动为强迫流动,故忽略Fr(傅鲁德)准则,采用Re(雷诺)准则、Eu(欧拉)准则来设计试验测试台,图2所示为试验中测量截面部分示意图,并利用彼此相似现象具有相同准则关系的π定理,把试验数据推广到实际中,这样既　第1期陈举华,等:高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟29保证了试验与实际高炉回旋区的相似性又保障了试验结果的可靠性.1:出风口;2:调节阀;3:试验测试台;4:石英玻璃窗;5:接受单元;6:数据处理机;7:信号处理器;8:光电转换单元;9:激光器;10:激光分光器;11:发射单元;12:进风、进料口.图1　PDF 实验系统简图Fig.1　Sketch of PDAsystem图2　测量截面简图Fig.2　Sketch of metrical section3　冷态两相流动模拟与实验结果对照及热态模拟结果预报冷态数值模拟得到了气粒两相的速度分布.热态数值模拟得到了回旋区内温度分布、风口轴线方向上燃烧带内的温度及煤气成分分布.冷态实验得到了气粒两相的速度分布.3.1　焦炭颗粒的速度结果对照及讨论图3,图4和图5分别给出了平行和垂直风口方向以及主流方向上粒子的三维速度模拟与实验结果的对照(图中的负值与PDA 的光学性质有关).模拟和实验结果吻合良好.由图3可以看出,平行风口方向上,气体的主流速度从边缘到风口方向逐渐减小.也就是实际高炉内气流主要从回旋区的后方沿远离风口的方向向上流动,这与实际工况相符合.由图4可见垂直风口方向上,主流速度变化较大,在中心和边缘速度都较大,从中心到边缘,轴向速度逐渐减小,垂直轴向速度数值一直变化不大,但方向不断变化,这主要由于气流中的微小涡流的影响.图5是颗粒在气体主流方向的速度分布.测量点从低到高,主流速度由大变小.3.2　焦炭颗粒的速度矢量分布图6为粒子的三维速度矢量图.由图可见,越靠近风口轴线,速度越高,边缘速度迅速降低,最边缘地带速度增高是由于粒子与壁面的碰撞所致.可以看出在靠近漩涡中心的地方,气流的主运动速度梯度较大,如果这一点符合实际工况,风口的速度脉动将有助于回旋区的焦炭颗粒扩散燃烧.平行风口方向测量点(—主流速度U ;----垂直轴向速度W ;……平行轴向速度V )图3　平行风口轴向粒子三维速度分布Fig.3　32D velocity distribution of particles in the directionparallell to twyer axis垂直风口方向测量点图4　垂直风口轴向粒子三维速度分布Fig.4　32D velocity distribution of particles in the directionperpendicular to twyeraxis主流方向测量点图5　主流方向粒子三维速度分布Fig.5　32D velocity distribution of particlesin main direction　30　山　东　大　学　学　报　(工　学　版)第35卷　图6　三维粒子速度矢量分布图Fig.6　Distribution of 32D velocity vectors of paricles3.3　热态模拟结果讨论图7为计算得到的回旋区内温度大体分布,采用不同的步长后,模拟计算结果更趋合理.图8为风口轴线方向上温度和气体的分布,图中可以看到回旋区的“燃烧焦点”,这与用风口取样器从高炉燃烧带的取样数据是一致的.图7　回旋区内的温度分布示意图Fig.7　Distribution of temperaturein raceway图8　风口燃烧带的气体温度和成分变化Fig.8　The changes of gas composition and temperaturein blast ignition belt4　结论(1)分析了回旋区内的物理及化学过程,建立了高炉回旋区三维综合数学模型;(2)模拟结果给出了炉内三维气粒两相流动和焦炭燃烧多物理、化学过程的详尽信息.(3)冷态两相流动实验测量结果表明数模冷态两相流场的预报结果是合理的;热态模拟预报得到了回旋区以及燃烧带的温度分布.参考文献:[1]K AMBARA K.Dissection of blast furnace and their insidestate[J ].Tetsu 2to 2Hagane.1972,58:1023.[2]DURNOV B K.Heat and mass transfer in layer and chan 2nels[J ].Collection of Research Paper of the All 2union Sci 2entific Research Institute of Metallurgical Thermotech 2nology.1970,2:23240.[3]福武刚.高炉回旋区和炉缸工作文集[M ].北京:冶金工业出版社,1986.FU W G.Blast furnace raceway and hearth symposium [M ].Beijing :Metallurgy Industry Press ,1986.[4]秦民生,杨天钧.炼铁过程的解析与模拟[M ].北京:冶金工业出版社,1991.Q IN M S ,Y AN G T J.Analysis and simulation of pudding process[M ].Beijing :Metallurgy Industry Press ,1991.[5]ZHOU L X.Theory and modeling of turbulent gas 2particleflows and combution[M ].Beijing :Science Press ,19931[6]ZHOU L X ,L IL ,L I R X.Simulation of 32D gas 2particleflows and coal combustion in a tangentially fired furnace us 2ing a two 2fluid 2trajectory model [J ].Power Technology ,2002,125:22622331[7]SMOO T L D ,SMITH P J ,ABBAS A bust [J ].Sci and Technol ,1998,158:5223.[8]周力行.多相湍流反应流体力学[M ].北京:国防工业出版社,2002ZHOU L X.Dynamics of multiphase turbulent reactingfluid flows[M ].Beijing :National Defence Press ,2002.(编辑:陈燕)　第1期陈举华,等:高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟31。

高炉炉况分析

04.12~05.4 2#高炉炉况分析总结2#高炉从04.12~05.4月初经历了长时期的炉况不稳,给生产带来极大的影响。

产量及其他经济技术指标均在较低水平徘徊(05.2除外)分析炉况失常及恢复可分为两个阶段：第一阶段为：04.12~05.1,这阶段高炉的主要矛盾为：稳定气流，恢复风量。

一、失常的原因分析：1、炉况基础不好04.12初2#高炉在11月初处理炉缸中刚恢复，又遇外界原燃料条件不好及崩亏料的影响，炉缸出现恶化（12月5日~9日崩料10次，亏料1次3.9M）年休恢复时风口吹开过多，风量被迫上去，造成料行不畅，顶温高，导致管道气流，炉况失常。

2、操作炉型不规则，有局部结厚的可能，气流不稳，风量难以恢复。

3、对炉况的认识、把握、恢复上有偏差，节奏未调整好。

a)对于高炉失常的判断经历了从处理炉缸到炉腹粘再到炉身下部较高位置粘的过程；b)高炉操作者在气流的把握上存在失误，料制的使用，恢复的节奏过快，用O2的时机未把握好。

04年12月12日休风堵风口+热洗操作后，随后喷煤70kg/t.Fe，料制很快用回11档，12月14日14：42便富氧3000m3/h，两小时后因气流原因被迫17：25停氧。

同样经历12月15日加组合焦热洗后17日10：09再次富氧，19日4：36被迫停氧稳气流，料制回到C 987442O 1029844松边。

二、炉况处理：基于对高炉炉况认识的原因，炉况的处理分两个阶段。

1、元月4日以前，主要处理以：加组合焦热洗；加锰矿洗炉缸；上部适当松边，料制用过C 987343O 1039843，C 987442O 1029844等。

2、元月4日开始判断炉身下部较高位置局部粘结，因此采取偏堵2#探尺方向的12#~24#加上3#，9#共15个风口，负荷退至O/C3.0，结合组合焦（1K+5H ）×8，强制调整气流，取得了很好的效果；经过了元月7日、15日两次休风调整风口，更换漏水和歪小套后，气流得到控制，元月17日喷煤，料制随着风量过度到逐渐压边，元月31日，捅开18#风口，产量达6100t/d 以上，高炉基本恢复正常。