长寿高炉冷却器布置方式的计算传热学分析

应用计算传热学研究了目前常用的一些高炉冷却器的温度场.通过模拟在高炉内部不同高度处铜冷却壁、凸台冷却壁及板壁结合冷却系统的温度场,探讨了不同冷却器在高炉炉墙的布置方式.凸台冷却壁适宜安装在炉身上部和炉喉区;板壁结合冷却器适宜安装在炉身中部及炉腰部位;铜冷却壁适宜安装在炉腹及炉身下部.     

炉体冷却壁黏结物物相及形成机理

基于湘钢3号高炉破损调查,对高炉炉腰、炉腹以及炉身下部的黏结物进行取样,通过X线衍射(XRD)以及扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)等手段,系统研究高炉不同位置黏结物的化学成分及微观形貌,分析高炉炉体冷却壁黏结物的物相组成和形成机理。研究结果表明:高炉炉体不同高度部位黏结物的物相组成和沉积行为显著不同,黏结物的物相主要为氧化锌-C和渣铁混合物。结合氧化锌在冷却壁热面沉积行为的热力学条件,分析氧化锌-C型黏结物因氧化锌易被还原而导致黏结物频繁脱落,不利于高炉炉体冷却壁长寿,而形成的高炉渣铁黏结物可以有效地隔离高温物料、煤气与冷却壁的直接接触,延缓物料对冷却壁的磨损等侵蚀,保障高炉冷却壁的寿命。     

铜钢复合冷却壁热变形分析

提高高炉炉腰及炉身下部冷却壁抗热变形能力是维持高炉长寿的关键.采用热态实验和数值模拟手段研究高炉炉腰及炉身下部区域铜钢复合冷却壁的传热及热变形行为,并与铜冷却壁进行对比分析.铜钢复合冷却壁热面无渣铁壳覆盖,煤气温度1200℃条件下,铜钢复合冷却壁最高温度为180℃,传热性能与铜冷却壁接近.铜钢界面最大等效应力约为114.45MPa,低于铜钢复合板的抗拉强度.铜钢复合冷却壁发生弯曲变形,中心z向位移为0.66 mm,较铜冷却壁低约25.8％;顶底端沿z向位移为0.13mm,较铜冷却壁低约50％;曲率为0.93×10-4 mm-1,较铜冷却壁低约51.81％.铜钢复合冷却壁抗变形能力优于铜冷却壁,可以避免铜冷却壁热变形过大导致的螺栓及冷却水管断裂破损问题.     

太钢4350m3高炉炉体热负荷

通过分析太钢4350m3高炉(5#高炉)炉缸以上冷却系统的设计特点,研究其在高煤比、高产量情况下炉内煤气流分布对炉体热负荷的影响.结果表明:太钢5#高炉的边缘气流指数W值控制在0.55左右;中心气流指数Z值应控制在8.8左右;5#高炉下部炉腰炉腹的热负荷较为稳定,而炉身的中上部稳定性较差;5#高炉的热负荷还有降低的潜力,热负荷控制在10～120GJ.h-1范围4350m3高炉仍可稳定操作.     

高炉用部分耐火材料抗碱蚀损的实验研究

用熔融碱金属混合碳酸盐，对六种高炉炉身下部至炉腹砖衬材料进行了蚀损试验测定，并就碱蚀前后试样的重量变化和抗折强度变化进行了简要分析。     

从炉身喷吹预热气体时氧气高炉内冶炼过程的数学模型

建立了氧气高炉从炉身喷吹预热气体时，高炉冶炼过程的一维数学模型，该模型描述了高炉炉型的变化，炉内１３个化学反应，炉墙的热损失，气－固相间的热效换及压力损失，讨论了氧气高炉冶炼的特点。模拟结果表明：随着喷吹预热气体流量增加及温度的升高，炉身上部炉料的温度升高；喷吹预热气体成分的变化，对炉身上部炉料的加热作用不大。     

氧气高炉工艺研究进展及新炉型设计

从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生产率的变化、热损失的变化、风口煤粉的喷吹上限以及N2的循环积累等问题。指出了多维动力学模型和多目标优化模型中尚需解决的问题,以及氧气高炉数学模型的主要发展方向。结合文献研究中的氧气高炉特点,从炉身高度设计、炉腹角和炉身角设计以及风口设计3方面综述了氧气高炉炉型设计的变化规律。     

大型高炉合理炉缸冷却制度

合理的炉缸冷却制度是保证大型高炉长寿的基础,不同冷却制度对高炉炉缸的温度分布和侵蚀状况具有直接影响.结合某4000 m3级高炉,根据传热学理论建立了高炉炉缸、炉底温度场物理模型和数学模型,通过数值模拟对"大水量、小温差"和"小水量、大温差"这两种不同炉缸冷却制度进行了研究,分析了不同冷却制度对炉缸温度场、炉缸侵蚀状况及高炉寿命的影响.结果表明,在炉役初期砖衬较厚时,不同冷却制度对炉内温度分布的影响区别不大;随着砖衬的不断减薄,不同冷却制度对炉内温度分布的影响逐渐明显;当砖衬侵蚀到一定程度后,再好的冷却也无济于事,但采用"大水量、小温差"并加强冷却可以减缓砖衬的侵蚀,延长高炉寿命.     

高炉非金属冷却壁用耐火浇注料合理配置的研究

针对高炉各部位使用条件的差异,对高炉非金属冷却壁用耐火浇注料的合理配置进行了研究.结果表明,在炉身工作温度低于800 ℃的上部选用矾土水泥结合的高铝质浇注料;在800-1 000 ℃的炉身下部选用纯铝酸钙水泥结合的高铝质浇注料;在工作温度高,渣侵蚀比较严重的炉腰部位用抗侵蚀性好,冷却强度大的纯铝酸钙水泥结合高铝-碳化硅质浇注料.     

冷却壁高炉炉墙温度场的数值模拟(I)──耐火材料种类及其侵蚀程度对炉墙温度场的影响

利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对冷却壁高炉炉墙的温度场进行了数值模拟,研究了不 同的砖衬材质及其侵蚀程度对炉墙温度场的影响．并在此基础上探讨了高炉炉身下部破损的 基本原因及过程．结果表明：冷却壁凸台的冷却能力不足导致了凸台前砖衬热面温度始终高于 其受化学侵蚀的临界温度,不可能存在稳定的砖衬层．