【摘要】：高爐裝料過程中礦料顆粒的偏析行為,對高爐爐喉內(nèi)礦料的分布將產(chǎn)生重要影響,影響爐內(nèi)煤氣流的正常分布及其利用率,進(jìn)而影響高爐爐況的穩(wěn)定順行,不利于鐵礦石中鐵的有效回收。在以宏觀物理模型實驗及運動數(shù)學(xué)模型法為主的傳統(tǒng)研究手段對其研究過程中,存在實驗或計算結(jié)果與生產(chǎn)結(jié)果偏差較大等問題,不能準(zhǔn)確地反映顆粒微觀流動、偏析及堆積現(xiàn)象等顆粒尺度上的細(xì)節(jié),使研究者們不能更好地理解礦料顆粒的流動、偏析規(guī)律,也就不能掌握優(yōu)化裝料的方法。近年來,隨著計算技術(shù)的不斷提高,基于離散單元法(discrete element method,DEM)的數(shù)值模擬方法逐漸成為該領(lǐng)域的重要研究手段。本文以無料鐘并罐式高爐裝料系統(tǒng)為對象,針對礦料顆粒在皮帶、料罐上料過程中存在的偏析現(xiàn)象,采用離散單元法對其進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。其研究結(jié)果如下:(1)單粒徑鐵礦石顆粒裝入并罐過程中,顆粒在左右兩罐中形成的顆粒料層形狀關(guān)于高爐中心線呈非對稱性偏離,這種單粒徑料層分布偏離現(xiàn)象可看成顆粒在并罐中的偏布行為,并定義偏布系數(shù)ψ來定量表征其偏布程度大小。通過添加內(nèi)構(gòu)件,并優(yōu)化內(nèi)構(gòu)件參數(shù)即當(dāng)構(gòu)件管徑D=12.5 dp、管長l=0.6 m、張角β=64°時,獲得了最佳優(yōu)化裝料模式,有效地減弱了單粒徑顆粒并罐裝料的偏布現(xiàn)象。(2)礦料、焦炭等不同粒度大小顆粒在皮帶上料過程中,在皮帶徑向上出現(xiàn)了大顆粒在上、小顆粒在下的“上下偏析”結(jié)構(gòu),寬度方向上則為大顆粒主要分布在兩邊、小顆粒分布在中間的“兩邊偏析”結(jié)構(gòu),并定義偏析指數(shù)SI來定量表征顆粒偏析程度。在不同礦種分布方面,因燒結(jié)礦、塊礦、球團(tuán)礦整體粒度分布設(shè)置為大、中、小分布,其在皮帶輸送過程中,在徑向顆粒層上主要呈燒結(jié)礦居上、塊礦居中、球團(tuán)礦居下的礦種偏析分布結(jié)構(gòu),在皮帶寬度方向則呈燒結(jié)礦分布在兩邊、塊礦及球團(tuán)礦分布在中間的礦種偏析分布結(jié)構(gòu)。并討論了皮帶振動振幅、頻率、運輸速度及角度等參數(shù)對礦料、焦炭顆粒上料過程中粒度、礦種分布的影響。(3)由于并罐結(jié)構(gòu)的特殊性,多粒徑爐料顆粒由給料皮帶給入并罐中,在兩料罐中形成了關(guān)于高爐中心線非對稱的料流軌跡,使?fàn)t料在兩罐中的落點位置存在差異,進(jìn)而使?fàn)t料在兩罐中存在不同的粒度、礦種分布結(jié)構(gòu),致使后續(xù)切罐布料中爐料在爐內(nèi)分布產(chǎn)生波動,最終導(dǎo)致爐內(nèi)煤氣分布產(chǎn)生波動及利用率低,影響高爐穩(wěn)定生產(chǎn)。經(jīng)添加內(nèi)構(gòu)件優(yōu)化裝料后,爐料顆粒在兩罐中具有相同的粒度、礦種分布結(jié)構(gòu),且兩罐中物料質(zhì)量分布關(guān)于高爐中心線更對稱。通過有效地減弱兩罐中顆粒粒度、礦種分布的偏差,有利于切罐布料操作的穩(wěn)定進(jìn)行。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF54
【圖文】：

高爐無料鐘爐頂裝料系統(tǒng)

高爐無料鐘爐頂裝料系統(tǒng)裝置：(a)串罐式(b)并罐式[12,19]

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本文編號：2749708