2500m3高炉无料钟布料数学模型建立的研究与应用

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1、2500m3高炉无料钟布料数学模型建立的研究与应用王登峰2014-1-151摘要水钢炼铁厂四高炉将理论与实际紧密结合起来，建立高炉无料钟布料数学模型，应用其系统的分析了高炉无料钟布料特性，指导四高炉的生产并解决四高炉生产遇到的技术问题。关键词高炉无料钟布料数学模型研究实用2前言在高炉设备、原燃料和下部条件一定时，高炉顺行好坏主要由装料制度决定。高炉无料钟布料炉料在炉内初始分布如图1示意。影响炉料初始分布因素较多，国内外研究综合考虑因素较少。高炉操作者没能真正利用无料钟布料技术定量分析控制炉料在炉内的初始分布。Si高炉无料钟务环布料炉料在炉内初始分布

2、图前人考虑了影响高炉无料钟布料因素如下:(1)炉料在溜槽上受旋转离心力作用。(2)炉料在炉喉空区中受煤气阻力作用。(3)炉料受炉料堆角规律作用。(4)高炉炉喉内煤气特性。(5)高炉上部具体装料制度。未考虑到高炉无料钟布料影响因素：(1)料线位置。(2)炉料在溜槽上运动距离随溜槽倾角变化而变化。(3)炉料中矿石和焦炭的体积和位置自平衡。3高炉无料钟布料数学模型研究本研究考虑了以上因素建立了高炉无料钟布料数学模型。运用该高炉无料钟布料数学模型可定性定量分析布料特性，以改进高炉无料钟布料方法控制炉料在炉内的初始分布。本研究通过如下具体的方式实施：(1)了

3、解高炉内型与溜槽尺寸和料尺与溜槽定位尺寸。(2)测定高炉炉料粒度、密度和堆角等性能指标。(3)测定溜槽摩擦系数。(4)综合考虑多种因素影响建立高炉无料钟多环布料数学模型。(5)输入各种装料控制参数模拟研究布料特性。(6)根据实际需要选择适合的高炉多环布料控制制度。4水钢2500m3四高炉无料钟布料特性研究4.1高炉数学模型高炉布料数学模型的主要目的是确定炉内焦炭层和矿石层的位置、厚度、形状及它们的比值，并将料面分布的计算结果与高炉生产经验相结合，指导当班工长改进装料制度，提高料面透气性，改善煤气利用率，实现高炉生产稳定运行，从而达到降低焦比的目的

4、。根据研究分析，建立适合水钢4号高炉炉型条件和冶炼条件下，高炉布料数学模型为：1、炉料出节流阀时的速度满足水力学的连续性方程；实测炉料出节流阀时的流量G与节流阀开度Y的关系方程如下：矿石:6=1800(0.0001才-0.0007才+0.0366/-0.5)焦炭:

5、流轨迹模型采用主料流（又叫上料流）和下料流，两条轨迹。溜槽末端到料线的距离为山，则炉料在空区内的运动时间t满足:r=[-Kcosa+（亿cosa「+2gA钳]g炉料离开溜槽后，在炉喉半径方向的运动距离用下式表示:炉料在切线方向上的运动距离用下式表示:4、将把料面做多段线性化处理，用N条线段组合起来表示料面函数。料面函数可以表示为如下形式:/（尸）卡（尸-％）+托（尸）式中，r-半径方向上离高炉中心的距离，m；r0.fo（r）-料面函数端点坐标；K厂第n段料面函数的斜率。4.2水钢原燃料性质的测定分析4.2.1原燃料自然堆角测定4.2.1.1测定方法

6、将-定量的各种原燃料垂直固定在高度为1.0m的高度，让其自由垂直从装置中流出，在有坐标的平面形成圆锥体形状（见下图2所示），圆锥的斜边与平面的夹角即为该原燃料的自然堆角，通过测定圆锥体的高和半径算出自然堆角。图2、原燃料自然堆角测定示意图4.2.2.2测定结果及分析表1水钢烧结矿自然堆角测定结果名称次数半径L/cmH/cm

7、角度/。1234烧结矿(20kg)123.526.022.423.712.82&1719227.127.326.927.513.125.716332&629.128.929.312.823.8839平均值25.9073烧结矿(4

8、0kg)134.336.232.132.616.726.2932237.237.53&337.117.525.0022336.73&438.237.816.123.0841平均值24.7932表2水钢焦炭自然堆角测定结果名称次数半径L/cmIl/cm角度/°1234焦炭(20kg)12&33641282536.8768226.73539.82&624.536.989532934.5422&326.338.1⑹平均值36.9143焦炭(40kg)136.943.846.534.33137.5171236.544.245.934.731.63&0834

9、337.144.045.635.331.73&0509平均值37.8839表3水钢进口块矿自然堆角测定结果块矿(20kg)