高炉铁沟料制作_高炉料流轨迹的数学模型

  本文关键词：高炉料流轨迹的数学模型，由笔耕文化传播整理发布。

第２９卷第９期２００７年９月

北

Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ

京科技大学学报

Ｖ０１．２９Ｎｏ．９

ｕｎｉｖｅｒｓ吣ｏｆｓｃ如ｎ此ｎＩ－ｄ１ｈｈｎｏＩｏ科№ＯｉＴ｜ｇＳｅｐ．２０孵

高炉料流轨迹的数学模型

朱清天程树森

北京科技大学冶金与生态工程学院，北京１０００８３

摘要针对目前高炉料流轨迹计算的不足，本模型考虑了颗粒在空区下落过程中受重力、浮力及煤气曳力的作用．计算了炉料颗粒在溜槽和空区下落等阶段的运动轨迹通过探讨不同炉料（焦炭、烧结矿、球团矿）在其粒径范围内的布料半径变化及煤气的曳力大小，分析了曳力对炉料落点的影响规律．结果表明：精确计算料流轨迹必须考虑煤气曳力的影响，不同密度、粒径及形状系数的颗粒在料面上落点各不相同，炉顶煤气流分布将影响高炉炉料的径向分布．关键词高炉；装料；料流轨迹；落点；数学模型分类号ＴＦ５４２．５

作为高炉上部调剂的装料制度对煤气流的分布起着决定性的作用…．装料过程中，除炉料本身性质外，对煤气分布影响最大的操作是炉料的径向分布，即炉料堆尖所在位置，这也直接决定了料面的形状变化．

无钟炉顶的应用，为高炉进行灵活的上部调剂提供了手段．溜槽角度及转速的变化使料流轨迹千变万化．炉料落点也各有不同．通过实际高炉料流落点测定，焦炭与矿石的落点存在很大差异，即使相同的炉料颗粒由于粒径不同，料流宽度变化也相当大【２】．这是由于颗粒出溜槽后在空区下降时，除受自身重力外还受煤气曳力和浮力的作用．这些阻力随颗粒的密度、粒径、形状等因素不同而变化，导致颗粒落点也发生很大的偏差．

颗粒在理想状况中下落，则落点基本相同．文献［３】就认为煤气对炉料的阻力只是其重力的１／１０００，，可以忽略．其实文献［３］存在以下问题：（１）考虑的煤气黏度比实际要小一个数量级；（２）阻力系数是按球形颗粒在流体中的大小来取值的，这比实际复杂体的阻力系数要小；（３）煤气密度取一个大气压下的气体密度，这与目前高炉的高压环境不符；

在文献［４］中。计算装料时炉料的运动考虑了煤气对颗粒的作用．但计算中也存在着一定问题：（１）颗粒形状对曳力系数影响很大。不能认为所有颗粒阻力系数相等；（２）密度选择也是目前大多布料计算中存在的较大问题，对于高炉炉料来说，密度一般分三种，即密度（绝对密实状态）、表观密度（考虑颗粒自身孔隙率）和堆密度（考虑炉料料层的空隙度），三者依次减小，在研究颗粒下落过程就应选用颗粒的表观密度，而不是在布料中通常所说的料层堆积密度；（３）文献计算曳力分量时，均认为与速度分量的平方成正比（Ｒ＝ｃｂｉ），这既不符合矢量的平行四边形法则，也与曳力的定义不符．曳力的大小与煤气相对颗粒的流速平方成正比，而不能先通过速度分量再求分曳力．

本文通过颗粒在溜槽及空区下落等阶段的受力分析，计算了实际煤气流下炉料的料流轨迹，讨论了煤气曳力在计算中的重要性及其影响规律，为准确预测炉内料面形状以及径向矿焦比分布奠定基础，从而为合理煤气分布的实现提供可能．

１模型

本模型研究了在无钟炉顶装料时，炉料颗粒在溜槽和空区中的运动状况．１．１旋转溜槽

图１为颗粒在溜槽内运动时的模型简图．颗粒以一定的初速（”。）到达溜槽上端，在倾斜角为ａ，转速为ｍ的溜槽中，颗粒所受的力有：（１）重力，ｍｇ；（２）离心力，ＦＴ＝４一ｍ‰２ｃｏｓ口；（３）正压力，ＦＮ＝

（４）曳力及＆数计算所需的流体速度为煤气与颗

粒间的相对速度，其大小随颗粒下降速度变化而变化，并不是简单的煤气流速．因而煤气曳力对颗粒轨迹的影响很大。实际计算布料轨迹时需要考虑煤气的影响；不考虑煤气影响而设计的布料方式与实际情况存在很大误差．

收穑日期：２００６－０４一１４修回日期：２００６—０９－２１基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．６０４７２０９５）

作者简介：朱清天（１９８１一）．男，硕士研究生；程树森（１９６４一），男教授．博士

ｍｇｓｉｎ口一４一ｍ‰２ｃｏｓ２ａ；（４）摩擦力，Ｆｆ＝庐ｋ．则

颗粒加速度：

万方数据　

  本文关键词：高炉料流轨迹的数学模型，由笔耕文化传播整理发布。