COREX豎爐布料規(guī)律的模擬研究.pdf

1、COREX熔融還原是一種較為年輕的非高爐煉鐵工藝，相比傳統(tǒng)高爐工藝具有一定的資源與環(huán)境優(yōu)勢(shì)。2007年我國(guó)引進(jìn)了目前設(shè)計(jì)產(chǎn)能最大的COREX系統(tǒng)，運(yùn)行至今，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)不斷提高，但豎爐仍然存在著如煤氣流分布不合理等問(wèn)題。本文以COREX-3000預(yù)還原豎爐萬(wàn)向節(jié)布料器為研究對(duì)象，著眼于調(diào)整豎爐爐頂布料模式來(lái)調(diào)劑爐內(nèi)煤氣流分布，采用數(shù)值模擬與物理模擬的方法研究豎爐萬(wàn)向節(jié)布料器布料規(guī)律。
　　本文首先建立了豎爐布料質(zhì)點(diǎn)模型，采用水力學(xué)

2、連續(xù)性方程計(jì)算爐料出加料罐速度，考慮空區(qū)料流寬度，采用多條線(xiàn)段聯(lián)合描述料面形狀。研究發(fā)現(xiàn):(1)爐料在溜槽末端速度與溜槽傾角和溜槽摩擦系數(shù)成反比關(guān)系，與溜槽轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系;(2)爐料在爐喉的落點(diǎn)位置與溜槽摩擦系數(shù)成反比關(guān)系，與溜槽傾角、溜槽轉(zhuǎn)速及料線(xiàn)高度成正比關(guān)系;(3)不同布料模式和布置不同爐料時(shí)，料堆堆積方式與長(zhǎng)大過(guò)程相同，形成的料面形狀較為相似;此外，通過(guò)模擬計(jì)算確定COREX豎爐布料初始料面形狀對(duì)料堆形成影響較小。
　　其

3、次，通過(guò)建立更精細(xì)尺度的DEM模型，從顆粒尺度對(duì)豎爐布料過(guò)程進(jìn)行了模擬研究。研究發(fā)現(xiàn):(1)離散元模型可以再現(xiàn)萬(wàn)向節(jié)布料器的布料過(guò)程;(2)爐項(xiàng)加料漏斗卸料過(guò)程為漏斗流形式，中心喉管內(nèi)近似為自由落體下落，溜槽內(nèi)小粒徑顆粒貼著溜槽壁面滑落，大粒徑顆粒與小顆?；旌舷侣?，沒(méi)有出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象，溜槽內(nèi)料流表面顆粒速度較大，底層顆粒速度較小，速度差異較為明顯;(3)空區(qū)料流軌跡具有明顯的中心料流軌跡與上、下料流，在空區(qū)內(nèi)顆粒水平速度幾乎保持不變，

4、豎直方向速度快速增加;(4)料堆中心大約在顆粒落點(diǎn)位置向爐墻一側(cè)外移0.1m，料堆表面，大顆粒停留在料堆靠近爐墻一側(cè)，料堆內(nèi)部，小粒徑顆粒較為集中，大粒徑顆粒夾雜于其中，料堆形成過(guò)程顆粒的滾動(dòng)現(xiàn)象較為明顯，顆粒的滾動(dòng)對(duì)料堆的影響不可忽略。
　　最后，基于相似原理，按照1∶5比例縮小COREX-3000豎爐爐項(xiàng)布料器，建立冷態(tài)模型，主要研究了操作參數(shù)對(duì)料流寬度、料流軌跡、爐料落點(diǎn)位置及形成料堆形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等的影響，考察了不同混合比

5、例爐料對(duì)料堆結(jié)構(gòu)的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察布料過(guò)程的偏析現(xiàn)象，最后考察了不同粒徑和密度顆粒對(duì)布料過(guò)程偏析的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):(1)溜槽傾角對(duì)料流寬度、顆粒落點(diǎn)位置、料面形狀和料堆結(jié)構(gòu)影響顯著，隨著傾角增大，料流寬度增大，顆粒落點(diǎn)位置靠近爐墻，料面趨于平坦，料堆空隙率增大。料線(xiàn)高度與溜槽轉(zhuǎn)速主要影響顆粒落點(diǎn)位置、料面形狀;(2)混裝實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，顆?；旌媳壤龑?duì)料流寬度與料面形狀影響較小，對(duì)料堆結(jié)構(gòu)變化規(guī)律影響顯著，隨著大顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，