高炉回旋区数学模型研究

《高炉回旋区数学模型研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第3期VoI．26，NO．32004年6月June2004高炉回旋区数学模型研究郭术义。，陈举华(1山东大学机械工程学院，山东济南250061}2济南钢铁集团总公司，山东济南250101)摘要：回旋区是高炉的重要组成部分，一直是高炉研究中的重点和难点问题。综述了多年来较有影响的高炉回旋区数学模型，指出了数学模型的发展必将复杂化、全面的趋势。关键词：高炉}回旋区}数学模型中图分类号：TF531文献标识码：A文章编号：1004—4620(2004)03—0049—02StudyontheMathematic

2、ModelofBlastFurnaceRacewayGUOShu-yi一．CHENJu-hua(1SchoolofMechanicalEngineeringofShandongUniversity，Jinan250061，Chinal2JinanIronandStealGroup，Jinan250101，China)AbstractlTheblastfurnaceracewayisoneofthemostimportantpartsinBF．Theprobleminitalwaysexistsasthekeyproblemandthedifficultpro

3、blem．TheinfluencingmathematicmodelstodescribetheBFracewayaresummarized．Thede-velopmentaltrendofmathematicmodel，whichwillbemoreandmorecomplicatedandcomprehensive。wasindicated．Keywordslblastfurnace}raceway；mathematicmodel关系，前苏联学者K．A．舒米洛夫等人从研究回旋J月IJ吾区内进行的化学燃烧反应出发，提出回旋区内辐射回旋区位于高炉的下部，风口

4、前缘回旋区的形强度与生铁中含硅量之间存在一定的统计关系，建成，将直接影响高炉下部煤气流的分布、上部炉料的立了气、固相反应的数学模型嘲。主要状态方程有：均衡下降以及整个高炉内的传质、传热过程。由于燃烧反应的气相质量连续性方程：回旋区内气流与固体焦炭、液态炉料之间的机械力学过程、化学反应过程复杂，目前还没有形成严格的鲁=一(PE2Ug,R+c+扛)(1)风口回旋区理论。但随着近代计算机、数学计算技焦炭中碳的连续性方程：术的发展，高炉冶炼理论的丰富以及检测仪器设备舞~-Uc+ccCic-Ci+的完善，已有一些理论分析和数学描述Ⅲ。本研究分析了关于高炉回旋区中一些典

5、型的数学模型，指(扛一c√)(2)』D0出了各自的优缺点，以期对深入发展高炉理论、高炉焦炭颗粒燃烧过程的传热方程：回旋区的数学模型、高炉回旋区的数值模拟等提供参考作用，为提高对回旋区形成机理的认识提供积drrTo(r,x,r)3口d嘉[rT(，r)](3)极的帮助。煤气的热平衡方程：2数学模型分析(ct,Tg)~-uR(ct,Tg)+静亍。一2．1气、固相反应的数学模型c，T。)一扛+s口T(T一T)+基于研究高炉铁水质量与回旋区内辐射强度的E0k4f(c1C2，PE)q(4)*山东省科学技术发展计划项目012050107：山东省自然科学基金项目Y2002F

6、19方程(1)～(4)中各符号的具体含义参见文献收稿日期：2003—06-16E2]。该数学模型是一个半经验公式，通过求解这个作者简介：郭术义(1971一)，男，山东济南人。山东大学机械工程学院博士研究生，主要从事高炉数学模型研究。数学模型可以确定出回旋区的辐射强度。风口辐射49维普资讯http://www.cqvip.comZOO4年6月山东冶金第26卷强度的变化，反映了回旋区内煤气与固液相进行热2．3基于燃烧和多相流理论的数学模型交换的状况，是高炉下部反应热浓度变化的指标。该模型采用多相流原理，应用湍流流动动能，与该数学模型可以很好地解决回旋区的辐射强度

7、变化湍流耗散率双方程来描述回旋区内气体运动，用简情况，依据该变化可以估计高炉炉缸内铁成分的变单化学反应模型来描述化学反应及温度分布]。化，对生铁成分的估计具有一定的参考价值。控制方程通式为：缺陷：该数学模型仅考虑了气体与焦炭之间的()+()一．(I1．)+S(11)dtdzi0互ld互l化学反应，没有涉及流固耦合等动力学行为。对回方程(11)中符号的具体涵义参见文献E4-1。方旋区内气体与焦炭的分布，如气体压力、速度、组分，程中含有气体与颗粒的动量方程、能量方程、组分方焦炭颗粒运动速度、浓度等，无法进行量化分析。程，湍流流动动能方程，湍流耗散率方程以及简单的

8、2．2多因素同时考虑的数学模型化学反应方程，是一个典