料床充填结构对高炉内气体流动的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com，1f第lO卷第6期钢铁研究学报VoI．10．No．61998年12月Dec．1998埔金与金属加工‘(＼f。

2、～／料床充填结构对高炉内气体流动的影响／／严定鎏0齐渊洪0许海川0赫冀成EffectoftheChargePatternofBurdenBontheGasFlowinBlastFurnaceYahDingliuQYuanhongXuHaichuanHe,]icheng摘要用有限差分法对高炉内气体流动行为进行了数值解析，并系统地分析了不同料床结构对气体流动行为的影响。结果表明，V形

3、层状料床横截面上气体的流速呈矩形波状分布。在高炉边缘加小粒焦炭可抑制边缘气流，可提高炉衬寿命。关麓调量竺重，堡妒神’卜曼，＼哥哥、A嘲RACTThegasflowinblastfurnacewithvariousburdenchargepatternshasbeenanalyzedbynumericalsimulationwithfinitedifferencemethod．Someim—portantconclusionsarethatthedistributionofgasvelocityatthecro~ssectionofV-s

4、hapedburdensissimilartol~ecLRnglew~-~eandchargingsmall—-sizedcokenexttothewallofblastfurnacerestrainsthegasflowthereandincreasesliningdurahi[一ityKEYWORDSblastfurnace，chargepattern·gasflow符号总表d。——炉喉直径'——气体压力；—d，D——炉缸和炉腰直径；—气体出口压力}砟——颗粒直径Ir——任意一点到炉子中心线的距离f，d——矿石和焦炭的直径}R——炉

5、壁到中心线的距离；，】．——Egun方程中的阻力系敬}v。，v～每批料中矿石与焦炭的体积；，G，G——气体质量流速及在r、￡轴上。r一矿石层和焦炭层在炉内的堆角的分量f——M形料床堆尖处无困次半径；G——炉子等截面的平均质量流速；——炉壁与垂直面夹角；^——炉子任意截面距炉底的高度}E——空隙率；^1．——炉缸和炉腹高度}￡口，一矿石和焦炭的空隙率；h；．——炉履和炉身高度}——气体粘度；hs——炉喉高度；——气体密度；——风口中心线高度f≠——炉料颗粒的形状系数；——炉体总高度}一气体流函数。*国家九五科技攻关项目作者单位：①暗盒稀钢

6、铁研究总院(Centrallm＆SteelRe~ehInst~le，MMI)@东北大学(NortheasternUniversity)联系人严定羹，博士后．北京(100081)，冶金部匍铁研究总院l7室维普资讯http://www.cqvip.com钢铁研究学报第10卷高炉内气体流动对冶炼过程有很大影响，‘直摹)+2(掌塞)]一0(5)是炼铁工艺研究的重要内容影响气体流动行为的方程(5)离散后在适当边界条件F求解可以得主要因素有炉体的几何形状及炉料的充填结构。最到流函数的分布，再由方程(4)可求出质量流速的分初，人们将炉形简化为矩形或圆

7、柱形，并认为炉料是布。对方程(2)两边取散度，并在圆柱坐标系下展开，均匀充填的，这与实际情况存在较大差别。尽管有不并令一fL+lGl步人对料床的气体流动行为进行了数值解析，如那么Stanek等D,z3对气体流过非均匀矩形充填床、荒木等[3对气体流过两种颗粒并列充填的料床、桑原守+。耄如+。r塑3r一—G3r一G塑3z⋯(6)等[和陈继忠等[对非均匀充填的圆柱形料床都先料床内的压力场可由方程(6)求得。后进行过数值解析，但都不够全面和系统。在此作者1．3边界条件利用连续性方程和Ergun方程建立了气体流动的二设J，l、n分别为垂直和平行于

8、高炉几何边界的维数学模型，对矿焦层状分布(包括水平、V形和M单位向量。形)、中心加焦、边缘加小粒焦炭等不同结构的料床J，l一(cos8，sin8)，n一(sinO，cosO)(7)内气体流动行为进行了较为系统的研究和探讨，对在高炉入口及出口处：假定气体垂直流入及流出，则指导高炉操作具有重要意义。n·G一n·gradp=0(8)1气体流动的二维数学模型在炉壁及其它部位：假定气相不可透过，则m·Gg—J，l·gradp=0(9)1．1模型假设1．4数值计算方法(1)焦炭(c)和矿石(o)经严格筛分，粒度比较将方程(5)和(6)用差分法离散，

9、结合}：面给出均匀；的边界条件，采用S．O．R松弛迭代法求解。以P作(2)气体为可压缩的理想气体，且流动已达到稳为计算收敛与否的判据，如果当lP：一l小于某’态；给定的微小正数，则认为计算结果收敛。(3)炉