本文關鍵詞：高爐料流軌跡的數(shù)學模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第２９卷第９期２００７年９月

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Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ

京科技大學學報

Ｖ０１．２９Ｎｏ．９

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高爐料流軌跡的數(shù)學模型

朱清天程樹森

北京科技大學冶金與生態(tài)工程學院，北京１０００８３

摘要針對目前高爐料流軌跡計算的不足，本模型考慮了顆粒在空區(qū)下落過程中受重力、浮力及煤氣曳力的作用．計算了爐料顆粒在溜槽和空區(qū)下落等階段的運動軌跡通過探討不同爐料（焦炭、燒結礦、球團礦）在其粒徑范圍內(nèi)的布料半徑變化及煤氣的曳力大小，分析了曳力對爐料落點的影響規(guī)律．結果表明：精確計算料流軌跡必須考慮煤氣曳力的影響，不同密度、粒徑及形狀系數(shù)的顆粒在料面上落點各不相同，爐頂煤氣流分布將影響高爐爐料的徑向分布．關鍵詞高爐；裝料；料流軌跡；落點；數(shù)學模型分類號ＴＦ５４２．５

作為高爐上部調(diào)劑的裝料制度對煤氣流的分布起著決定性的作用…．裝料過程中，除爐料本身性質外，對煤氣分布影響最大的操作是爐料的徑向分布，即爐料堆尖所在位置，這也直接決定了料面的形狀變化．

無鐘爐頂?shù)膽茫瑸楦郀t進行靈活的上部調(diào)劑提供了手段．溜槽角度及轉速的變化使料流軌跡千變?nèi)f化．爐料落點也各有不同．通過實際高爐料流落點測定，焦炭與礦石的落點存在很大差異，即使相同的爐料顆粒由于粒徑不同，料流寬度變化也相當大【２】．這是由于顆粒出溜槽后在空區(qū)下降時，除受自身重力外還受煤氣曳力和浮力的作用．這些阻力隨顆粒的密度、粒徑、形狀等因素不同而變化，導致顆粒落點也發(fā)生很大的偏差．

顆粒在理想狀況中下落，則落點基本相同．文獻［３】就認為煤氣對爐料的阻力只是其重力的１／１０００，，可以忽略．其實文獻［３］存在以下問題：（１）考慮的煤氣黏度比實際要小一個數(shù)量級；（２）阻力系數(shù)是按球形顆粒在流體中的大小來取值的，這比實際復雜體的阻力系數(shù)要小；（３）煤氣密度取一個大氣壓下的氣體密度，這與目前高爐的高壓環(huán)境不符；

在文獻［４］中。計算裝料時爐料的運動考慮了煤氣對顆粒的作用．但計算中也存在著一定問題：（１）顆粒形狀對曳力系數(shù)影響很大。不能認為所有顆粒阻力系數(shù)相等；（２）密度選擇也是目前大多布料計算中存在的較大問題，對于高爐爐料來說，密度一般分三種，即密度（絕對密實狀態(tài)）、表觀密度（考慮顆粒自身孔隙率）和堆密度（考慮爐料料層的空隙度），三者依次減小，在研究顆粒下落過程就應選用顆粒的表觀密度，而不是在布料中通常所說的料層堆積密度；（３）文獻計算曳力分量時，均認為與速度分量的平方成正比（Ｒ＝ｃｂｉ），這既不符合矢量的平行四邊形法則，也與曳力的定義不符．曳力的大小與煤氣相對顆粒的流速平方成正比，而不能先通過速度分量再求分曳力．

本文通過顆粒在溜槽及空區(qū)下落等階段的受力分析，計算了實際煤氣流下爐料的料流軌跡，討論了煤氣曳力在計算中的重要性及其影響規(guī)律，為準確預測爐內(nèi)料面形狀以及徑向礦焦比分布奠定基礎，從而為合理煤氣分布的實現(xiàn)提供可能．

１模型

本模型研究了在無鐘爐頂裝料時，爐料顆粒在溜槽和空區(qū)中的運動狀況．１．１旋轉溜槽

圖１為顆粒在溜槽內(nèi)運動時的模型簡圖．顆粒以一定的初速（”。）到達溜槽上端，在傾斜角為ａ，轉速為ｍ的溜槽中，顆粒所受的力有：（１）重力，ｍｇ；（２）離心力，ＦＴ＝４一ｍ‰２ｃｏｓ口；（３）正壓力，ＦＮ＝

（４）曳力及＆數(shù)計算所需的流體速度為煤氣與顆

粒間的相對速度，其大小隨顆粒下降速度變化而變化，并不是簡單的煤氣流速．因而煤氣曳力對顆粒軌跡的影響很大。實際計算布料軌跡時需要考慮煤氣的影響；不考慮煤氣影響而設計的布料方式與實際情況存在很大誤差．

收穡日期：２００６－０４一１４修回日期：２００６—０９－２１基金項目：國家自然科學基金資助項目（Ｎｏ．６０４７２０９５）

作者簡介：朱清天（１９８１一）．男，碩士研究生；程樹森（１９６４一），男教授．博士

ｍｇｓｉｎ口一４一ｍ‰２ｃｏｓ２ａ；（４）摩擦力，Ｆｆ＝廬ｋ．則

顆粒加速度：

萬方數(shù)據(jù)　

  本文關鍵詞：高爐料流軌跡的數(shù)學模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。