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高炉风口回旋区的模拟计算与实验研究

高炉风口回旋区是高炉顺行不可缺少的重要反应区,而且回旋区内部的物理、化学反应十分复杂。其传热传质过程不但影响风口前的燃烧温度和煤气分布,而且还影响炉缸内渣铁的形成和生铁质量。因此通过回旋区模型实验与数值模拟来研究高炉料层分布,软熔带区域,死料柱特性以及炉缸内铁水运动就显得格外重要。本文针对全球高炉大型化的发展趋势,以重钢高炉炼铁实践为依据,并结合了当前研究的实际情况。在系统地分析整个风口回旋区的物理和化学反应机理的基础上,采用了物理模拟与数值模拟相结合的方法。论文主要研究内容包括以下几部分:(1)首先提出了课题的学术背景及意义,阐明了高炉风口回旋区内的反应及形成机理,对相关领域的国内外研究现状以及发展趋势做了综述,并指出了本文的主要研究内容。(2)在风口回旋区内,焦炭颗粒在高温气流的带动下作回旋运动,并伴有物理和化学反应。本文以气固两相流动冷态模化理论为基础,建立了一个模拟回旋区内气固相流动过程的物理模型,分析了鼓风动能、料层属  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
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高炉风口回旋区特征的实验研究与数值模拟

高炉风口回旋区是高炉内的重要反应区域,回旋区的形成和反应情况,将直接影响着高炉下部煤气的分布、上部炉料的均衡下降、以及整个高炉内的传热传质过程。随着我国大型高炉的发展,由于大型高炉的炉内料层直径及高度均较大,风口回旋区的形成和反应过程对于炉内温度及煤气成分的合理控制显得尤为重要,因而研究和分析大型高炉风口回旋区的特征及其变化规律,对于创造最佳化的高炉冶炼条件、实现生产过程的准确控制以及有效发挥大型高炉生产的优势具有相当重要的意义。本文以攀钢2000m3大高炉为研究对象,针对攀钢高炉的原、燃料条件,通过物理模型实验及数值模拟方法来研究风口回旋区特征的影响因素及其影响规律,主要的研究内容及结果如下:①以相似理论为基础,设计并制作了物理模型实验装置,进行了冷态物理模型实验研究,研究了鼓风量、风口直径、风口插入深度、风口向下倾斜角度等操作参数对风口回旋区深度及高度的影响。研究结果表明:影响回旋区深度和高度的各因素的影响程度从大到小的排列...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
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基于辐射图像的高炉回旋区温度场重构关键技术研究

回旋区是风口燃烧带上部焦炭做循环运动的空腔。回旋区温度场分布,影响高炉上部炉料的均衡下降、熔融渣铁的滴落和炉缸的煤气分布,对保证高炉整个冶炼过程连续、稳定地顺利进行起着至关重要的作用。随着高炉的大型化和大喷煤工艺和技术地不断提高,如何实现回旋区温度场实时监测与重构,对强化高炉冶炼、保证铁水产质量具有重要的理论和工业应用意义。基于辐射图像的高炉回旋区温度场重构的关键技术包括回旋区传热传质过程数值模拟、回旋区内弥散介质辐射特性、直吹管窥视孔方向CCD探测器成像过程、回旋区辐射图像与温度场计算关联模型与实验、回旋区光束辐射能传输过程及三维温度场重构算法。本文就此过程中的系列关键技术展开研究,研究主要内容和创新成果有:①回旋区传热传质过程数值模拟。回旋区内传热传质过程是研究基于辐射图像的回旋区温度场重构的主要内容之一,研究回旋区传热传质过程,为研究回旋区空间弥散介质辐射特性、窥视孔CCD成像过程、窥视辐射图像与回旋区温度关联模型、回旋区...  (本文共183页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
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高炉风口回旋区流动与燃烧特性研究

钢铁工业是支撑国民经济发展的重要产业,对于现代工业发展至关重要,高炉是炼铁过程中的主要设备之一。高炉风口回旋区是高炉炼铁过程的“心脏”,影响高炉内焦炭燃烧、渣铁生成、炉况顺行以及煤气分布,回旋区内的物理化学反应又会影响软熔带和滴落带的大小、形状以及上部炉料的预热、顺行,风口回旋区对于高炉的整体冶炼至关重要。本文根据鞍钢3200m~3高炉的操作参数和高炉尺寸,建立冷态实验模型、三维CFD-DEM数值模型和回旋区喷煤燃烧数值模型,研究了风口回旋区内的流动与燃烧特性,具体研究内容和成果如下:首先,根据高炉尺寸,由相似原理,设计并搭建了冷态物理模型,研究了鼓风量、风口向下倾斜角度、风口直径以及风口插入深度等因素对风口回旋区的深度和高度的影响。正交实验结果表明:鼓风量对于回旋区的深度和高度的影响程度最强,风口直径次之,风口插入深度再次之,风口向下倾斜角度最弱。单因素实验结果表明:风口回旋区的高度和深度随着鼓风量、风口插入深度增大而增加,而...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
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COREX熔化气化炉风口回旋区的研究

风口回旋区的形状和大小决定了高炉及COREX熔化气化炉中煤气的一次分布,反映了焦炭的燃烧状态,是炉况顺行的基础,在冶炼过程中起着十分重要的作用。高炉风口喷吹的是高温空气,而COREX熔化气化炉风口喷吹的是常温纯氧,氧气动能比高炉的鼓风动能小,同时冷态氧气进入炉内发生热膨胀,两者同时作用会影响到风口前缘固体物料的运动,因此有必要对COREX熔化气化炉能否形成回旋区,及形成后的形状、大小及边界进行研究。COREX熔化气化炉风口回旋区的物理化学过程与高炉具有相似之处。目前关于COREX熔化气化炉风口回旋区的研究较少,而对高炉风口回旋区的研究相对较多,主要从理论分析、检测风口回旋区、解体研究、物理模拟和数值模拟五个方面进行的,本文在借鉴高炉回旋区研究成果的基础上,从理论分析、物理模拟和数值模拟三个方面对回旋区进行研究,最后用分形理论对回旋区边界进行了界定,可以为后续计算风口回旋区与填充床的传热传质提供准确的参数。首先根据颗粒自由沉降速度...  (本文共116页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
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高炉风口回旋区辐射图像温度场的数字化研究

高炉回旋区火焰燃烧状态对炼铁生产过程起着十分重要的作用,然而高炉的高温高压性,复杂反应性,喷煤环境的恶劣性以及风口窥孔小等因素都导致对其测温和观察的困难。本文针对当前高炉风口回旋区直接测温的不连续性及非直接测温的不准确性,利用当前高速发展和趋于成熟的数字图像处理技术进行了高炉风口回旋区燃烧火焰图像摄取及其温度场建立的研究。首先,分析了高炉回旋区焦炭燃烧状态及燃烧火焰的特征,构建了燃烧火焰图像处理系统。并对CCD的成像原理以及色度学、光度学原理进行了分析讨论,最后总结出火焰图像的数字化成像原理。其次,考虑到摄取火焰图像较原始图像存在一定程度的降质和失真,从而建立了图像降质模型,依据该模型对摄取火焰图像实现了变换、增强和恢复处理,使处理后火焰图像能够最大程度地达到原始图像的特征。最后,研究了火焰图像的双色测温算法,并从其产生误差的因素着手,在理论上加以校正。将该测温算法应用于实验室煤气燃烧实验台和某钢铁企业高炉回旋区燃烧火焰温度场的...  (本文共100页) 本文目录 | 阅读全文>>