关于高炉风口面积调节方法的探讨解读
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锅炉风机风量调节有哪些基本方法?1.节流调节(挡板调节)节流调节就是调节装置装设在风机进口或出口的节流挡板的开度来改变管道系统的阻力,从而改变风机的工作点的位置,达到调节风量的作用。
①出口节流调节是在风机出口的管路上加装挡板,如需减少风量,则可关小挡板。
这种调节是通过改变系统阻力来实现的,其运行经济性差;此外,挡板关的过小,风机的工作点可能落入不稳定工作区,发生喘振。
②进口挡板调节是指挡板设在风机进口管路上的调节方法。
这种方法是通过改变风机进口节流挡板的开度,使风机进口阻力改变,从而改变风机的进口压力和性能,使风机工作点发生相应位移,以达到调节风量的目的。
2.变频调节变频器调速技术的基本原理是电动机转速与工作电源输入频率成正比,变频通过改变电动机工作电源频率达到改变电动机转速的目的。
利用变频器可以根据电动机负载的变化实现自动、平滑的增速或减速,基本保持异步电动机固有特性转差率小的特点,具有效率高、范围宽、精度高且能无级变速的优点,这对于水泵、风机等设备是很适用的。
3.液力耦合器调节液力耦合器是一种动力传动装置,它连接在电动机与风机之间用以传递动力。
液力耦合器是靠泵轮与涡轮的叶轮腔室内工作油量来调节转速的,可以在电动机转速不变的情况下改变其输出轴转速。
若主轴的转矩不变,泵轮就以固定转速旋转,工作油量越多,传动的转矩就越大,涡轮的转速就越大。
因此改变腔室内工作油量可以直接调节涡轮的转速,以适应负载需要。
油量多少可由勺管来控制。
勺管升高,回油量增多,腔室内油量减小,涡轮转速下降;反之,涡轮转速升高。
液力耦合器特点:①传动效率可达0.95~0.98,运转平稳。
工作平衡、机械寿命长。
② 能吸收振动,消除冲击性载荷的影响,能有效地控制原动机过载,实现了空载起动,离合方便。
③易于调节和实现自动化,能实现无级变速。
④使电动机启动转矩大大减小,降低了电动机的容量,节约了能量,但调节性能差。
4.磁力耦合器调节磁力耦合器也称磁力联轴器、永磁传动装置。
对高炉操作的分析高炉操作是一项生产实践与理论性很强的工艺流程。
本文介绍了高炉冶炼对原燃料(精料)的要求和高炉冶炼的四大基本操作制度(装料制度、送风制度、热制度、造渣制度)以及冷却制度的内容与选择;也介绍了高炉的炉前操作对高炉冶炼的影响,高炉操作的出铁口维护等内容;同时,还阐述了高炉冶炼的强化冶炼技术操作如高炉的高压操作,富氧喷煤操作(富氧操作、喷煤粉操作、富氧喷煤操作),高风温操作(风温对高炉的影响和风温降焦比等)等操作细节。
本文介绍的内容对高炉冶炼都很重要,望与高炉的实际情况结合,减少高炉操作失误,从而使高炉冶炼取得更好的经济技术指标。
中国是世界炼铁大国,2007年产铁4.894亿吨,占世界49.5%,有力地支撑我国钢铁工业的健康发展。
进入21世纪以来,我国钢铁工业高速发展,新建了大批大、中现代化高炉。
在当前国内外市场经济竞争更加激烈的情况下,各企业都面临如何进一步降低生产成本的问题。
在高炉炼铁过程中,如何操作,改善操作,保持炉况稳定进行,降低消耗,提高经济效益是高炉工作者的一项重要任务。
在遵循高炉冶炼基本规则的基础上,根据冶炼条件的变化,及时准确地采取调节措施。
一.高炉炼铁以精料为基础高炉炼铁应当认真贯彻精料方针,这是高炉炼铁的基础.,精料技术水平对高炉炼铁技术指标的影响率在70%,高炉操作为10%,企业现代化管理为10%,设备运行状态为5%,外界因素(动力,原燃料供应,上下工序生产状态等)为5%.。
高炉炼铁生产条件水平决定了生产指标好坏。
因此可见精料的重要性。
1. 精料方针的内容:·高入炉料含铁品位要高(这是精料技术的核心),入炉矿含铁品位提高1%,炼铁燃料比降低1.5%,产量提高2.5%,渣量减少30kg/t,允许多喷煤15 kg/t。
原燃料转鼓强度要高。
大高炉对原燃料的质量要求是高于中小高炉。
如宝钢要求焦炭M40为大于88%,M10为小于6.5%,CRI小于26%,CSR大于66%。
高炉风口参数的设计探讨郭俊奎马铁林摘要风口是高炉送风系统的重要设备之一,通过对高炉风口参数进行分析、论述、探讨,阐述了风口数目,风口高度,风口角度、长度,风口直径对高炉冶炼操作、生产技术经济指标的影响,并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议。
关键词高炉风口参数设计探讨0 前言高炉炼铁是一个综合的工艺过程,每一项工艺参数设计对高炉生产都有不同程度的影响,高炉风口是炼铁高炉重要的送风设备之一,有高炉炼铁生产工艺以来就存在风口,高炉鼓风、喷吹的燃料都是通过风口进入高炉内的。
风口参数主要包括风口数量、高度、直径、角度和长度等数据,风口参数对其本身寿命及炼铁高炉生产技术经济指标有重要影响,是高炉下部调剂的重要手段之一。
本文结合节能减排、降低能耗及新工艺的需要,更重要的是通过工业实践,对风口参数进行分析总结、论述探讨,提出了自己的看法,并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议,希望使风口参数更加科学合理,做好风口参数设计,从而进一步提高炼铁生产技术经济指标。
1 风口数目的确定高炉风口数目是高炉工艺设计的重要参数之一,主要取决于炉缸直径大小和鼓风机能力,高炉风口数目增多目前是一种趋势,增加风口数目有利于高炉的强化冶炼。
风口数目在满足炼铁工艺要求的同时,还应符合风口的安装尺寸和结构要求。
风口数目的计算有多种方法,但还没有严格的理论计算公式,一般按经验公式粗略计算后确定。
设计手册要求风口弧长间距在1200mm~1400mm,国内曾采用如下公式[1]:f=2d+1式中:f—风口数目,个;d—炉缸直径,m。
式中计算出来的风口数目较少。
国外一般采用如下公式[1]:f=πd/(1.0~1.2)或f=3d风口数目一般为双数。
高炉风口数目的合理设计与高炉操作、技术指标有很大关系。
风口数目增多,风口弧长间距就小,高炉圆周进风相对均匀,可改善煤气流、温度分布,减少风口之间的“死料区”,炉缸燃烧均匀,可活跃炉缸,利于炉况顺行,有节焦、增产等作用,更有利于节能减排。
高炉风口的设计与调整1. 概述高炉风口是高炉冶炼过程中的关键组成部分,其主要功能是为高炉内注入新鲜空气,提供燃烧所需氧气,并促进炉料的下降和煤气上升本将详细介绍高炉风口的设计与调整方法2. 高炉风口的设计2.1 风口结构设计高炉风口主要由风口本体、风口套、风口芯和喷管等部件组成•风口本体:是风口的主体部分,通常采用铸铁或钢板焊接而成,具有良好的耐高温性能和足够的强度•风口套:安装在风口本体外部,通常采用耐火材料制成,以减少热损失和防止炉料进入•风口芯:位于风口套内部,用于引导气流和调节风量,通常采用耐高温、耐磨损的材料制成•喷管:连接风口芯和风口本体,用于引导气流和喷射炉料,通常采用耐高温、耐磨损的材料制成2.2 风口尺寸设计风口尺寸设计需要考虑高炉的直径、炉料的物理性质和冶炼要求等因素通常,风口直径和高炉直径的比例在 1:10-1:12 之间风口长度和风口套内径的比例通常在 1:1.5-1:2 之间2.3 风口材料选择风口材料需要具备耐高温、耐磨损、抗冲击等性能常用的风口材料包括铸铁、钢、铜和镍基合金等3. 高炉风口调整3.1 风口风量的调整风口风量的调整是高炉操作中常见的工作,可以通过调整风口芯的位置来控制风量风口芯的位置调整通常使用专门的机械装置完成3.2 风口角度的调整风口角度的调整可以影响高炉内的煤气流动和炉料下降通常,风口角度的调整使用专门的机械装置完成3.3 风口形状的调整风口形状的调整可以改善高炉内的煤气流动和炉料下降通常,风口形状的调整使用专门的机械装置完成4. 结论高炉风口的设计与调整是高炉冶炼过程中的关键环节正确的设计和调整可以提高高炉的冶炼效率和煤气利用率,降低能耗和提高产量高炉风口的设计需要考虑风口结构、尺寸和材料等因素高炉风口的调整主要包括风量的调整、角度的调整和形状的调整高炉风口的设计与维护1. 背景高炉作为现代钢铁工业的基础设备,其风口部分的作用至关重要风口不仅是高炉供氧的关键部位,同时也是影响煤气流分布和炉料下降速度的重要因素因此,高炉风口的设计与维护对于保障高炉高效、稳定运行具有重要意义2. 高炉风口的设计原则高炉风口设计应遵循以下原则:•合理的风口面积:风口面积需要与高炉的冶炼能力和煤气流量相匹配,以确保足够的氧气供应和适宜的煤气流速•材料选择:风口材料需要具备耐高温、耐腐蚀、耐磨损的特性,以适应高炉内部恶劣的环境•结构优化:风口的结构设计应简洁、合理,便于制造、安装和维护•热交换效率:风口应具有良好的热交换性能,以减少热量损失,提高能量利用效率3. 高炉风口的主要参数高炉风口的主要设计参数包括:•风口直径:风口直径根据高炉的大小和设计风量确定,通常与高炉炉膛直径成一定比例关系•风口长度:风口长度应确保煤气流有足够的长度进行热交换,同时也要考虑安装和维护的便利性•风口倾斜角度:风口倾斜角度影响煤气流的分布和炉料的下降速度,通常通过模拟和实验确定最佳角度•风口材料的热膨胀系数:材料的热膨胀系数应与高炉炉体材料相匹配,以减少由于温度变化引起的热应力4. 高炉风口的设计要点高炉风口的设计要点包括:•风口本体的结构设计:风口本体应采用模块化设计,便于更换和维护•风口套的结构与材料:风口套需要具有良好的密封性能,以防止炉料进入和煤气泄漏•风口芯的设计:风口芯是调节风量的关键部件,其设计应确保风量调节的准确性和稳定性•喷管的设计:喷管应具有良好的气流分布性能,以提高煤气流的动能和热交换效率5. 高炉风口的维护与管理高炉风口的维护与管理对于保证高炉长期稳定运行至关重要主要包括:•日常检查:定期检查风口是否有损坏、变形或磨损,及时发现并处理问题•清洁维护:定期清理风口积灰和堵塞物,保持风口的通畅•调整与校准:根据高炉的运行状态,调整风口的风量和角度,以优化煤气流分布和提高冶炼效率•材料更换:当风口材料磨损到一定程度时,应及时更换,以避免安全隐患6. 结论高炉风口的设计与维护是高炉生产中不可或缺的一环通过合理的设计和精心的维护,可以确保高炉的风量供应稳定,煤气流分布合理,从而提高高炉的冶炼效率和生产稳定性高炉风口的设计应遵循合理的原则,考虑主要参数和设计要点,而维护与管理则需要注重日常检查、清洁维护、调整校准和材料更换等方面只有这样,才能保证高炉安全、高效、稳定地运行应用场合高炉风口的设计与维护主要应用于以下场合:1.高炉生产运行:在钢铁冶炼行业中,高炉是生产铁水的基础设备,风口作为高炉的关键组成部分,直接关系到高炉的生产效率和稳定性2.热风炉操作:热风炉是高炉冶炼过程中提供热源的重要设备,风口的设计与维护同样适用于热风炉的操作3.冶炼实验与研究:在钢铁冶炼的科研和实验中,风口的设计参数和维护方法对于实验结果有着直接的影响4.冶金工程设计与施工:在冶金工程的设计和施工过程中,风口的设计和选型是必不可少的环节5.高炉维修与改造:在高炉的维修和改造过程中,对风口进行检查、调整和更换是确保高炉正常运行的关键步骤注意事项在高炉风口的设计与维护过程中,需要注意以下事项:1.风口设计的专业性:风口的设计需要由专业工程师进行,确保设计参数和结构符合实际生产需求2.材料选择的合理性:根据高炉的冶炼条件和环境,选择合适的风口材料,保证风口的使用寿命和性能3.结构与尺寸的精确性:风口的结构和尺寸应精确制造和安装,以确保其正常工作和避免因偏差导致的故障4.维护的及时性:定期对风口进行检查和维护,及时发现和处理问题,避免因忽视维护导致的风口故障5.操作的安全性:在风口的设计、维护和操作过程中,要严格遵守安全规程,确保人员安全和设备完好6.调整的合理性:根据高炉的运行状态和冶炼要求,合理调整风口的风量和角度,以优化煤气流分布和提高冶炼效率7.环境的适应性:风口的设计和维护应考虑高炉所在环境的特殊性,如温度、湿度、灰尘等因素,确保风口能够适应恶劣环境8.节能与环保:在风口的设计和维护中,要充分考虑节能减排和环保要求,采用高效、低能耗的风口结构和材料9.记录与反馈:在风口的设计、维护和操作过程中,要详细记录相关数据和问题,及时进行反馈和分析,不断优化风口的设计和维护方法10.培训与交流:对高炉操作人员和相关工程师进行风口设计与维护的培训,加强行业内的交流与合作,提高整个行业的高炉操作水平通过以上注意事项的遵循,可以确保高炉风口的设计与维护工作顺利进行,提高高炉的生产效率和稳定性,同时保障人员和设备的安全。
高炉风口参数的设计探讨摘要风口是高炉送风系统的重要设备之一,通过对高炉风口参数进行分析探讨,论述了风口数目,风口高度,风口角度、长度,风口直径对高炉冶炼操作、生产技术经济指标的影响,并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议。
关键词高炉风口参数设计探讨0 前言高炉炼铁是一个综合的工艺过程,每一项工艺参数设计对高炉生产都有不同程度的影响,高炉风口是炼铁高炉重要的送风设备之一,有高炉炼铁生产工艺以来就存在风口,高炉鼓风、喷吹的燃料都是通过风口进入高炉内的。
风口参数主要包括风口数量、高度、直径、角度和长度等数据,风口参数对其本身寿命及炼铁高炉生产技术经济指标有重要影响,是高炉下部调剂的重要手段之一。
笔者结合节能减排、降低能耗及新工艺的需要,通过工业实践,对风口参数进行了分析探索,提出了一些看法,并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议,以使风口参数更加科学合理,做好风口参数设计,从而进一步提高炼铁生产技术经济指标。
1 风口数目的确定高炉风口数目是高炉工艺设计的重要参数之一,主要取决于炉缸直径大小和鼓风机能力,高炉风口数目增多目前是一种趋势,增加风口数目有利于高炉的强化冶炼。
风口数目在满足炼铁工艺要求的同时,还应符合风口的安装尺寸和结构要求。
风口数目的计算有多种方法,但还没有严格的理论计算公式,一般按经验公式粗略计算后确定。
设计手册要求风口弧长间距在 1200 mm ~ 1400mm,国内曾采用如下公式[1] :f =2d +1式中:f—风口数目,个;d—炉缸直径,m。
式中计算出来的风口数目较少。
国外一般采用如下公式[1] :f = πd/(1.0~1.2)或 f =3d风口数目一般为双数。
高炉风口数目的合理设计与高炉操作、技术指标有很大关系。
风口数目增多,风口弧长间距就小,高炉圆周进风相对均匀,可改善煤气流、温度分布,减少风口之间的“死料区”,炉缸燃烧均匀,可活跃炉缸,利于炉况顺行,有节焦、增产等作用,更有利于节能减排。
浅议高炉开风口的条件《高炉堵风口经验点滴》发表后,有网友留言,希望讨论一下高炉开风口时应具备的条件,即在什么情况下可以开风口。
这本来是个很常规的操作,日常生产中就那么很自然的开了,就如要解释为什么一加一等于二一样,初看就那么想当然的简单,真要解释清楚却也很难。
而且可能各地区各高炉对于开风口操作的认识也不尽相同,事实上也很难达到统一的观点,因此,这里仅就个人的认识谈一下看法,权做为茶余饭后的谈资吧。
通常堵风口的情况大致可分为两种,一是正常炉况的休复风堵风口,二是处理特殊炉况时的堵风口,如炉况难行、煤气流失常、炉缸冻结等。
对于前者,因为之前的炉况是正常的,只是复风初期风量小而采取的堵风囗措施,所以开风口的条件也相对随便些,只要渣铁热量充沛,炉况已经走稳,具备随时可加风的条件,即可选择开风口,因为炉况是顺行的,所以对于花堵的风口,可以选择一次开一到两个风口,也可以选择一次性全开风口,以加快复风进程。
而对于复风偏堵风口的高炉,则只能选择一次开一到两个风口,而且严禁间隔开风口,只能从紧临着已开风口的两端开风口。
对于处理炉况失常釆取的堵风囗措施,则开风口时要相对谨慎些,不仅要求渣铁热量充沛,更应注重的是炉况与气流的稳定,确保炉况已经彻底转顺,才可考虑开风口,以免炉况反复。
应该说,对于休风后复风堵风口,开风口时我们更侧重于考虑炉温基础水平,而对于处理炉况的堵风口,开风口时应更侧重于考虑炉况的稳顺。
无论哪种情况下的堵风口,开风口时都应遵循以下的一些基本原则。
1、渣铁热量充沛,炉缸热量充沛。
2、炉况稳定顺行,风压风量曲线平稳,下料均匀顺畅。
3、炉前及外围能够及时处理渣铁,不致因处理渣铁而延误出铁。
4、开风口时间应选择在渣铁出净后再开,避免在出铁前开风口,防止风囗即开即烧。
5、偏堵风口时,应依次开风口,严禁间隔开风口,两个相邻的风口打开的时间间隔应至少间隔一炉铁。
6、堵风口时讲究堵活留死,开风口时正好相反,应选择开死留活,即要先开之前相对呆滞的风囗,以促进炉缸的快速活跃,而后开相对活跃的风口。
高炉炼铁中风口布置优化对冶炼效率的影响
分析
1. 引言
高炉炼铁是重要的铁矿石冶炼技术之一,风口布置是炼焦煤与矿石
冶炼过程中重要的环节。
合理的风口布置能够优化高炉冶炼过程,提
高冶炼效率。
本文将对高炉炼铁中风口布置优化对冶炼效率的影响进
行分析。
2. 高炉炼铁的基本过程
(这里可以概述高炉炼铁的基本过程,如逐步还原、熔化等)
3. 风口布置的作用
3.1. 风口布置的基本原理
(这里可以阐述风口布置的目的,如提供足够的氧气、保证良好的
热传导等)
3.2. 风口布置的要求
(这里可以介绍风口布置的要求,如风口布置均匀、数量适当等)
4. 风口布置优化对冶炼效率的影响
4.1. 合理布置风口提高冶炼效率的机制
(这里可以介绍合理风口布置如何提高冶炼效率,如增加燃烧温度、增加产量等)
4.2. 风口布置不当对冶炼效率的影响
(这里可以讨论风口布置不当可能引发的问题,如燃烧不完全、堵塞、产量下降等)
5. 风口布置优化的研究进展
5.1. 风口布置优化的方法
(这里可以介绍目前用于风口布置优化的方法,如数值模拟、实验研究等)
5.2. 风口布置优化的案例研究
(这里可以列举一些相关研究,说明风口布置优化对冶炼效率的实际影响)
6. 结论
本文通过分析高炉炼铁中风口布置优化对冶炼效率的影响,认识到了风口布置对高炉冶炼效率的重要性。
合理布置风口能够提高冶炼效率,增加产量,同时避免了风口布置不当引发的问题。
未来,可以进一步深入研究风口布置优化方法,提高高炉炼铁的效率和质量。
(以上内容仅供参考,根据实际需求和具体要求进行适当修改。
)。
第17卷第12期2007年12月中国冶金China M e ta llur gyV ol .17,N o .12Decembe r .2007作者简介:吴狄峰(1982-,男,硕士生; E -mail :w udifeng 0121083@ ;修订日期:2007-09-13关于高炉风口面积调节方法的探讨吴狄峰1,程树森1,赵宏博1,王子金2(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;2.莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂,山东莱芜271104摘要:通过建立高炉送风系统模型,模拟了风口尺寸对风口速度、流量和鼓风动能的影响,纠正了高炉操作认识上的一些错误。
研究表明,缩小少数几个风口面积会减小鼓风动能,但却增大了其它风口的鼓风动能;只有减小多个风口的面积,才会增大所有风口的鼓风动能。
减小少数几个风口的操作之所以能抑止边缘气流是其风量明显减少所致。
关键词:高炉;风口;风量;面积调节中图分类号:T F54文献标识码:A 文章编号:1006-9356(200712-0055-05Discussion of Tuyere Area Adjusting Method for Blast FurnaceWU Di -feng 1,CH ENG Shu -sen 1,ZH AO H ong -bo 1,WANG Zi -jin 2(1.Scho ol of M etallurg ical a nd Eco lo gical Eng ineering ,U nive rsity o f Science and Technology Beijing ,Beijing 100083China ;2.I ronmaking P lant of Laiw u I ron and Steel Co L td ,Laiwu 271104,Shandong ,China Abstract :A djusting tuye re area is an impor tant me tho d fo r blast furnace bo ttom adjustment .By building the bla st sendingsy stem o f blast furnace ,this paper simulated the effects of changing tuyere area o n tuye re velocity ,flo w and bla st kinetic energ y ,and cor rected misunde rstanding s o f some blast furnace operato rs as w ell .Re sults sho w that dec reasing the area of minor tuy eres w ill reduce the kine tic ene rgy o f these tuye res but increase the o the rs .O nly decreasing the area s of majo r tuy eres w ill increase the kine tic energ y of every tuy ere .The reason tha t dec rea -sing the areas of mino r tuyer es could re st rain the edge g as flow lied in the decrease of blast flo w in these tuy eres .Key words :blastfurnace ;tuyere ;blast flo w ;area adjusting调节风口面积是高炉下部调剂的重要手段。
当出现中心过吹、边缘煤气流过弱,或在中心煤气流太弱、边缘过于发展时均要调节风口面积。
通常,高炉操作者认为总送风量不变时缩小风口面积会增大风口速度,相应增加鼓风动能,有利于发展中心气流;而增大风口面积则减小风口速度,即降低鼓风动能,这有利于发展边缘气流[1]。
但上述结论是在假设各风口流量不变时所得。
事实上,高炉下部调剂通常只改变少数几个风口的面积,但高炉送风系统是个连通器,热风流量会根据风口面积进行重新分配,面积小的风口则流量小,面积大的风口则流量大,总之,各风口的流量不再均匀。
一方面鼓风动能与风口速度及风量有关,另一方面抑止还是发展中心或边缘煤气流,不仅与鼓风动能大小(表征鼓风向炉缸中心穿透的能力有关,还与风口风量(决定炉缸煤气量的多少相关,这样上述结论可能会发生改变,因此有必要定量研究风口面积与鼓风参数间的关系。
本文通过建立高炉送风系统模型,用数值模拟的方法讨论了风口尺寸变化对风口速度、流量和鼓风动能的影响,并结合生产实际,分析和讨论了风口尺寸的调节方法。
1物理和数学模型1.1物理模型炉容为1200m 3的高炉送风系统模型见图1。
假设模型完全对称,则当热风从总管进入围管后即分成两股对称流,且分别沿围管圆周运动半周后相遇。
在这一过程中,热风逐一通过支管进入18个风口,再进入炉缸上部。
模型中假设炉缸上部水平面上压力恒定,可把热风围管看作一热风分配器,把一股大流分成多股小流后分别进入大容器。
由于该送风模型具有对称性,故取一半作为研究对象。
为方便叙述,给各个风口编号,离围管入口最近处的风口为1号,对面风口为9号,依次编号,与之相对称的风口分别编为1'号、2'号、…9'号。
模型尺寸和重要参DOI :10.13228/j .boyuan .issn 1006-9356.2007.12.013数为:高炉容积1200m 3,炉缸 8m ,热风主管和围管内径 1.5m ,风口直径可选用 120, 140, 160mm ;风口18个,送风量2350m 3/min ,热风1200℃,送风压力约300kPa。
图1高炉送风系统模型Fig .1Blast sending system mo del for blast furnace1.2数学模型以热风围管圆环中心为坐标原点、热风主管轴线为x 轴,炉缸轴线为z 轴建立直角坐标系。
由于热风主管、围管直至支管的绝热效果较好,使得热风在流动过程中温度基本不变,且模型中热风进出口压力变化较小,故可把热风看作不可压缩流体。
这样,热风在高炉送风系统中的流动可看作是不可压缩流体的稳态等温湍流流动。
采用标准k -ε双方程模型来计算流场。
基本方程包括连续性方程、动量方程、k -ε双方程等[2];模型边界条件为:①根据热风总流量和尺寸求得热风总管入口给定速度为30m /s ,模型中炉缸上部出口给定压力300kPa ;②对称面上满足法向物理量梯度为零;③管道壁面采用无滑移边界条件,壁面附近流动计算采用标准壁面函数;④在1200℃、300kPa 状态下气体的密度根据理想气体状态方程求得。
2计算结果与讨论为比较风口面积对风口速度、风量和鼓风动能的影响,保持总送风量不变,采取了2种情况进行比较:一是采取只改变5号风口直径(根据对称性,5'号风口直径也改变,即减小到 120mm 或增大到 160mm ;二是改变2号、4号、6号和8号多个风口直径(2'号、4'号、6'号和8'号风口直径也相应改变,可选风口直径同前,且2种状况均与所有 140mm 的风口基准情况作比较。
2.1风口面积对风口速度的影响根据数值模拟结果,图2给出了5号风口分别取 120(变小, 140(不变, 160mm (变大,而其它风口均为 140mm ,各风口速度分布图。
图3给出了2号、4号、6号和8号风口分别取 120(变小, 140(不变, 160m m (变大,而其它风口均为 140mm ,各风口速度分布图。
根据对称性只给出1~9号风口的速度。
由图可见,每种情况的各风口速度基本相同,偏差很小。
缩小一个或多个风口的面积,各风口速度均增大到相同值;反之,增大一个或多个风口的面积,各风口速度均减小到相同值。
因此,每种情况各风口的速度值与单个风口面积无关,各风口的速度近似等于总风量除以风口总面积。
图25号风口面积调整后各风口速度Fig .2Tuyere velocity with area of tuyere No 5changed图3多个风口面积调整后各风口速度Fig .3Tuyere velocity with area of several tuyeres changed上述现象可解释为:假设炉缸上部出口压力均匀,则各风口的静压均相同,即使改变风口尺寸,静压或都变大或都变小,各风口的静压仍相同。
上述3种情况的风口静压平均值见表1,可见在各种情况下9个风口静压值几乎相同。
而热风从围管到支管的流动可近似看作等温定常流动,气体粘度很小,忽56中国冶金第17卷略流动的机械能耗损,因此可应用流体伯努利方程[4],即:v 22+pρ+gz =const(1式中v ———速度,m /s ;p ———静压,Pa ;ρ———密度,kg /m 3;g ———重力加速度,m /s 2;z ———相对于零势能面的高度,m ;const ———常数,J /kg 。
伯努利方程说明单位质量的热风在进出口的总机械能保持不变。
由于各风口的热风都是从同一总管流入,即总能量均相同且在风口处位能和静压都相同,因此各风口的速度也必然都相同,改变风口尺寸不会使各风口的速度产生差异。
表1风口面积调整后各风口的压力Ta ble 1Tuyere pressure with area of tuyere changed5号风口直径/mm各风口压力/kPa1号2号3号4号5号6号7号8号9号120308.4308.5308.7308.5308.6308.4308.5308.5308.9140308.3308.4308.5308.4308.4308.2308.4308.4308.4 160307.7307.7307.9307.8307.9307.8307.9307.8307.72.2风口面积对风量的影响由上述分析可知,改变风口尺寸不会使各风口的速度产生差异,在各风口面积不同时其风量将不再相同。
改变5号风口直径时各风口的风量见图4。
当5号风口由 140mm 减小到 120mm 时则风量减小,而其它风口风量增大;反之,当5号风口由140mm 增大到 160mm 时则风量增大,而其它风口风量减小。
图5示出多个风口面积改变后的各风口风量,其结论同于改变单个风口面积的情况。
进一步分析可知风口风量与风口面积成正比,即:V i =S iis i V b(2式中V b ———总送风量,m 3/min ;V i ———第i 个风口风量,m 3/min ;s i ———第i 个风口面积,m 2。