氧氣高爐煤氣流分布的數(shù)值模擬

【摘要】：氧氣高爐煉鐵是以全氧鼓風(fēng)代替空氣鼓風(fēng)的煉鐵新工藝。相比于傳統(tǒng)高爐,氧氣高爐無論是在能源結(jié)構(gòu)上還是在環(huán)境保護(hù)方面,都具有無可比擬的優(yōu)勢。尤其是近年來,隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的提高,氧氣高爐的研究越來越受到人們的關(guān)注。由于鼓風(fēng)條件的改變,氧氣高爐的冶煉條件發(fā)生了很大變化。無論是傳統(tǒng)高爐還是氧氣高爐,其內(nèi)部的冶煉條件均與煤氣流動(dòng)密切相關(guān)。因此,研究高爐內(nèi)部的煤氣流動(dòng)具有重要意義。本文根據(jù)高爐內(nèi)部不同區(qū)域的空間結(jié)構(gòu),首先構(gòu)造了高爐料柱模型,并以此為基礎(chǔ)來研究高爐內(nèi)部的煤氣流動(dòng)。通過對模型的修正,研究了不同爐型參數(shù)的氧氣高爐內(nèi)部的煤氣流動(dòng),繪制了停留時(shí)間分布曲線。并根據(jù)停留時(shí)間分布理論,計(jì)算了不同爐型對應(yīng)的煤氣流各流型比例,以反應(yīng)器空間利用效率的大小,來選擇較優(yōu)的氧氣高爐爐型。其次,針對較優(yōu)的氧氣高爐研究了軟熔帶對其內(nèi)部煤氣流動(dòng)的影響?？疾炝瞬煌能浫蹘螤?、不同的軟熔帶結(jié)構(gòu)參數(shù)等對高爐煤氣速度分布、壓力分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)V形,W形和倒V形軟熔帶對煤氣流動(dòng)的影響是不同的,其對煤氣的影響范圍主要集中在軟熔帶附近區(qū)域；軟熔帶夾角、高度、厚度等其他結(jié)構(gòu)參數(shù)也對煤氣流動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。最后,使用模型研究了不同布料參數(shù)對氧氣高爐煤氣流動(dòng)的影響。分別研究了爐料的批重、軸向粒度分布、徑向粒度分布對高爐內(nèi)部煤氣流動(dòng)的影響。研究發(fā)現(xiàn),增加焦批會(huì)使高爐中心煤氣速度增大,增大礦批會(huì)使高爐中心煤氣速度減??；軸向粒度分布對煤氣速度的影響不大,徑向粒度分布對煤氣速度產(chǎn)生明顯影響。研究還發(fā)現(xiàn)改變布料參數(shù)的同時(shí),會(huì)改變高爐內(nèi)部的壓力分布；不同的布料參數(shù)對應(yīng)不同的影響規(guī)律。 【關(guān)鍵詞】：數(shù)學(xué)模型 氧氣高爐 煤氣分布 軟熔帶 布料制度 停留時(shí)間分布
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TF53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 傳統(tǒng)高爐煉鐵概述12-13
• 1.2 氧氣高爐煉鐵概述13-15
• 1.3 本文研究背景15
• 1.4 研究目的和內(nèi)容15-16
• 1.4.1 研究目的15
• 1.4.2 研究內(nèi)容15-16
• 第2章 文獻(xiàn)綜述16-28
• 2.1 氧氣高爐的國外研究情況16-19
• 2.2 氧氣高爐國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-20
• 2.3 相關(guān)數(shù)學(xué)模型的研究20-21
• 2.4 高爐煤氣停留時(shí)間分布21-22
• 2.5 高爐煤氣流分布22-23
• 2.6 高爐內(nèi)部空間區(qū)域23-28
• 2.6.1 風(fēng)口回旋區(qū)綜述24-25
• 2.6.2 死料堆綜述25
• 2.6.3 滴落帶綜述25
• 2.6.4 軟熔帶綜述25-26
• 2.6.5 塊狀帶綜述26-28
• 第3章 高爐料柱模型的建立28-56
• 3.1 概述28
• 3.2 風(fēng)口回旋區(qū)子模型28-33
• 3.2.1 風(fēng)口回旋區(qū)子模型概述28
• 3.2.2 風(fēng)口回旋區(qū)子模型基本假設(shè)28-29
• 3.2.3 風(fēng)口回旋區(qū)子模型的參數(shù)選擇與計(jì)算29-33
• 3.3 死料堆子模型33-36
• 3.3.1 死料堆子模型概述33-34
• 3.3.2 死料堆子模型基本假設(shè)34
• 3.3.3 死料堆子模型的參數(shù)選擇與計(jì)算34-36
• 3.4 軟熔帶子模型36-38
• 3.4.1 軟熔帶子模型概述36-37
• 3.4.2 軟熔帶子模型基本假設(shè)37
• 3.4.3 軟熔帶子模型參數(shù)選擇和計(jì)算37-38
• 3.5 滴落帶子模型38-39
• 3.5.1 滴落帶子模型概述38
• 3.5.2 滴落帶子模型的基本假設(shè)38-39
• 3.5.3 滴落帶子模型相關(guān)參數(shù)的計(jì)算和選擇39
• 3.6 塊狀帶子模型39-49
• 3.6.1 塊狀帶子模型概述39-40
• 3.6.2 塊狀帶子模型基本假設(shè)40
• 3.6.3 塊狀帶子模型計(jì)算和參數(shù)選擇40-49
• 3.7 高爐料柱模型的CFD求解49-54
• 3.7.1 幾何繪制49
• 3.7.2 網(wǎng)格劃分49-50
• 3.7.3 選擇計(jì)算模型50-53
• 3.7.4 用戶自編程53
• 3.7.5 求解計(jì)算的其他設(shè)置53-54
• 3.7.6 后處理54
• 3.8 本章小結(jié)54-56
• 第4章 基于RTD理論的氧氣高爐爐型的優(yōu)化56-70
• 4.1 概述56
• 4.2 對于高爐料柱模型的修正56
• 4.3 氧氣高爐爐型優(yōu)化56-60
• 4.3.1 氧氣高爐的爐型參數(shù)56-57
• 4.3.2 氧氣高爐的鼓風(fēng)參數(shù)57-58
• 4.3.3 氧氣高爐的布料參數(shù)58-59
• 4.3.4 氧氣高爐空隙度和粒度分布59-60
• 4.4 數(shù)值模擬結(jié)果及討論60-69
• 4.4.1 速度分布60-63
• 4.4.2 壓力分布63-66
• 4.4.3 煤氣停留時(shí)間分布66-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第5章 軟熔帶對氧氣高爐煤氣流分布影響的模擬70-84
• 5.1 概述70
• 5.2 模擬計(jì)算的基本條件70-71
• 5.3 軟熔帶形狀對煤氣流分布的影響71-79
• 5.3.1 速度分布71-77
• 5.3.2 壓力分布77-79
• 5.4 軟熔帶結(jié)構(gòu)參數(shù)對煤氣流動(dòng)的影響79-83
• 5.4.1 軟熔帶中心夾角對煤氣流動(dòng)的影響79-81
• 5.4.2 軟熔帶高度對煤氣流動(dòng)的影響81-82
• 5.4.3 軟熔帶厚度對煤氣流動(dòng)的影響82-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第6章 布料對氧氣高爐煤氣流分布影響的模擬84-92
• 6.1 概述84
• 6.2 模擬的條件84
• 6.3 批重對煤氣流分布的影響84-88
• 6.3.1 速度分布85-86
• 6.3.2 壓力分布86-88
• 6.4 軸向粒度分布對煤氣流分布的影響88-89
• 6.4.1 速度分布88
• 6.4.2 壓力分布88-89
• 6.5 徑向粒度分布對煤氣流分布的影響89-91
• 6.5.1 速度分布89-90
• 6.5.2 壓力分布90-91
• 6.6 本章小結(jié)91-92
• 第7章 總結(jié)與展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 致謝98

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