炉料的潜体阻力对高炉布料的影响.doc

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1、炉料的潜体阻力对高炉布料的影响任廷志　赵静一　乔长锁　赵海英　郑明会　　　　　　　(燕山大学)(北满特钢集团公司)摘　要　随高炉大型化及无钟炉顶的普及，炉料下落的高度加大，炉料在下落过程中所受的潜体阻力与重力较接近，对布料产生明显的影响。本文分析了炉料潜体阻力对高炉布料产生的影响。关键词　无钟高炉　布料　潜体阻力EFFECTOFBURDENRESISTANCEONBFCHARGINGRENTingzhi　ZHAOJingyi　QIAOChangsuo　ZHAOHaiying(YanshanUniversity)ZHENGMinghui(Bei

2、manSpecialSteelCo.,Ltd.)ABSTRACT　Withadoptionoflargeandbell-lessBF,thedescendingdistanceofburdeninfurnaceisincreased.Theburdenresistanceduringdescendingbecomessimilartogravitationforceeffectingthechargingobviously.Theeffectofburdenresistanceonchargingisindetailanalyzedinthi

3、spaperforBFoperationguidance.KEYWORDS　bell-lessblastfurnace,charging,resistance　　50年代以来，我国高炉工作者以上部调剂作为控制高炉行程和改善能量利用的重要手段，而炉顶布料是上部调剂的核心部分。随着高炉大型化及无钟炉顶的普及，影响高炉布料的因素很多。其中，炉料的下落高度和下落速度增大了，由炉料自身下落速度产生的潜体阻力不可忽略，特别是小粒度的炉料所受的潜体阻力已与炉料所受重力接近，对炉料落到料面的位置和粒度偏析产生一定的影响。本文就炉料潜体阻力对高炉布料产生的影响

4、进行分析。1　炉料在煤气中的潜体阻力　　料流是由一个单元离散体组成的。每一块料所受的潜体阻力的大小不仅与炉喉内煤气速度有关，也与块料自身速度有关。每块料的潜体阻力F的计算方法由文献［1］给出F＝CDAρ(v+vA)2(1)式中　CD——阻力因数，一般取CD＝0.6；　　　A——每块料最大横断面积/m2；ρ——炉喉内煤气密度/kg*m-3；v——每块料自身下落速度/m*s-1；vA——炉喉内煤气速度/m*s-1。　　为了方便计算，令C＝(1)/(2)CDAρ则式(1)变为F＝C(v+vA)2。2　炉料的运动　　炉料在炉喉内的运动分为三部分：炉料

5、从节流阀(闸阀)流出到溜槽的运动；炉料在溜槽上的运动；从溜槽末端到炉喉料面的空区的运动。2.1　炉料从闸阀到溜槽的运动　　炉料从节流阀流出，经过叉型管(或阀箱下半部)、波纹管和中心喉管等，最后落到溜槽上。在此运动过程中，炉料受重力(mg)和潜体阻力F(此时示vA＝0，则ρ＝Cv2)，见图1(a)，有下面的微分方程对方程(2)变形积分　　式(3)中，v00是炉料从节流阀流出时的平均速度，由下式确定式中　λ——炉料的流动因数，一般λ＝0.35～0.8；Ra——节流阀的水力半径/m；δ——节流阀开口中心线与水平面夹角，并罐炉顶δ＝50°，串罐炉顶δ

6、＝90°。解式(3)得　　式(4)是炉料下落速度与下落高度的关系式。将H＝H0+b/sinα代入上式即是炉料从阀口流出到溜槽之前速度v′0。2.2　炉料运动方向变化时速度的变化图1　炉料运动过程图Fig.1　Thegraphoffurnaceburdenmoving料流运动方向的改变，伴随着一种对约束物的冲击现象。对于炉料流中每一质点，碰撞是多次的，方向也各不相同，但都会因外摩擦冲量或内摩擦冲量而减小其运行速度。通过实验可测得特定条件下的速度折算因数λ［2］1(一般焦炭λ1＝0.70，烧结矿λ1＝0.71)。如：炉料落到溜槽之前的速度为v′0

7、，落到溜槽上后v0＝λ1v′0。2.3　炉料在溜槽上的运动　　见图1(a)，炉料在溜槽上受到重力(mg)、惯性离心力(4π2ω2mlsinα)、溜槽对炉料的反作用力(R＝mgsinα-4π2ω2mlsinαcosα)、溜槽对炉料的摩擦力(μR)和炉料的潜体阻力F(此时vA＝0，则F＝Cv2)等力的作用。有下面的微分方程令：X＝4π2ω2sinα(sinα+μcosα)       Y＝g(cosα-μsinα)因此，式(5)变为因为所以，式(6)变为解微分方程(7)得　　式(8)是炉料在溜槽上的运动速度方程。将l=L0-b/tanα代入式(8

8、)，即得炉料在溜槽末端的速度(沿溜槽中心线方向)v2。　　炉料在溜槽末端沿溜槽旋转圆周切向速度(9)2.4　炉料在空区中的运动　　炉料在空区中的运动如图1(b)，将