[發明專利]一種用于確定高爐爐頂內的低粉塵區域的方法以及裝置

有效

• 申請號: 201610325551.4
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN105950806B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 蔣朝輝;肖精靈;桂衛華;陳致蓬;陽春華;謝永芳
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及高爐粉塵區域確定領域，具體地，涉及一種用于確定高爐爐頂內的低粉塵區域的方法以及裝置。

背景技術

高爐煉鐵是鋼鐵冶煉過程的主流程工序之一，是一個連續生產過程。生產時，將含鐵原料(燒結礦、球團礦)、燃料(焦炭等)及其輔助原料(石灰石等)按一定比例和布料周期分批送入高爐爐頂，焦炭和礦石形成分層分布，同時從高爐下部的風口吹入熱風(1000－1300℃)、噴入油、煤或天然氣等燃料，在高溫下，利用爐料下降和煤氣上升的相向運動，進行傳熱、還原、溶化、脫炭等過程而生成生鐵，鐵礦石中的雜質、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內的石灰石等熔劑結合成渣，生成的鐵水和渣由高爐底部的鐵水溝排出，過剩的高爐煤氣從爐頂導出，作為工業用煤氣。顯然，由于高爐下部鼓風、爐頂布料和內部壓差的作用，高爐頂部的煤氣中含有大量粉塵。

某大型高爐爐頂十字測溫裝置以十字型方式安裝在高爐爐喉或封罩上，用于測量高爐爐內料面煤氣溫度，但是由于受到高爐爐頂粉塵的影響，工作一個月后十字測溫儀上會覆蓋上一層厚厚的結痂，嚴重影響十字測溫儀的檢測精度與十字測溫儀的使用壽命。某大型高爐紅外攝像儀安裝在高爐爐頂，但是受到粉塵的影響，成像不清晰，可以拍出來高爐爐頂布料溜槽是否在布料，但是幾乎不能拍到料面。

工程實際中很多領域，對粉塵的分布規律都有相關研究，但是對于高爐爐頂粉塵分布的規律幾乎沒有相關方面的研究。而針對高爐檢測領域，檢測裝置安裝在高爐爐頂，尤其對于粉塵敏感的檢測裝置，獲取準確的高爐爐頂粉塵分布規律對日后高爐檢測裝置的安裝以及分布具有重要的指導意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于確定高爐爐頂內的低粉塵區域的方法以及裝置。其中，所述方法確定的高爐爐頂內的低粉塵區域對于高爐爐頂設備的安裝具有重要的指導意義，尤其是為了確定能回避高爐爐頂內的高粉塵區域的安裝位置。

為了實現上述目的，本發明提供一種用于確定高爐爐頂內的低粉塵區域的方法。所述方法包括：

根據高爐爐頂內煤氣流的特點以及結合高爐爐頂的實際環境做出的合理假定建立得到高爐爐頂煤氣流流場模型；

對高爐爐頂的粉塵進行受力分析，并結合所述高爐爐頂煤氣流流場模型，建立得到高爐爐頂粉塵運動學模型；

利用所述高爐爐頂粉塵運動學模型，對高爐爐頂內部的粉塵的運動軌跡進行數值模擬，得到高爐爐頂內的粉塵的分布規律；

根據高爐爐頂內的粉塵的分布規律確定高爐爐頂內的低粉塵區域。

可選地，所述根據高爐爐頂內煤氣流的特點以及結合高爐爐頂的實際環境做出的合理假定建立得到高爐爐頂煤氣流流場模型之前，所述方法還包括：

建立以高爐爐頂的料面中點為坐標原點，豎直方向為Z軸方向，水平面上平行高爐爐頂的正剖面的方向為X軸方向，垂直于高爐爐頂的正剖面的方向為Y軸方向的三維坐標系。

可選地，所述高爐爐頂煤氣流流場模型為：

其中，υ_g表示高爐爐頂內料面平面上煤氣流的流速大小，A表示脈動振幅，A＝5％，T表示煤氣流的脈動周期，R表示料面平面的半徑，R＝4.15m，υ_max表示料面平面上煤氣流的最大流速，υ_max＝3.7m/s，t表示某一時刻，x表示料面平面上任意一點的橫坐標，y表示料面平面上任意一點的縱坐標。

可選地，所述高爐爐頂粉塵運動學模型為：

其中，x_p表示粉塵顆粒在X軸方向上的位移分量，a_x表示粉塵顆粒在X軸方向上的加速度分量，τ_p表示粉塵顆粒的松弛時間，f表示粉塵顆粒的阻力修正因子，u_g表示煤氣流在X軸方向上的速度分量，Δt表示預設時間段，u_p表示粉塵顆粒在X軸方向上的速度分量，y_p表示粉塵顆粒在Y軸方向上的位移分量，a_y表示粉塵顆粒在Y軸方向上的加速度分量，w_g表示煤氣流在Y軸方向上的速度分量，w_p表示粉塵顆粒在Y軸方向上的速度分量，z_p表示粉塵顆粒在Z軸方向上的位移分量，z_g表示煤氣流在Z軸方向上的速度分量，z_p表示粉塵顆粒在Z軸方向上的速度分量，a_z表示粉塵顆粒在Z軸方向上的加速度分量，n表示常數。