COREX工艺模型及应用分析

针对宝钢COREX-3000建立COREX工艺模型,研究了COREX工艺模型在计算功能、原燃料配比优化及结果分析方面的应用.研究了金属化率、氧化度、荒煤气温度对煤耗、氧耗和煤气量的影响;通过对熔化气化炉热平衡分析,了解热量的收入与支出项;通过对还原煤气气体成分的分析图,判断该气体成分能否满足竖炉的需求,通过调整操作参数更新还原煤气的煤气成分.在荒煤气氧化度为7%、温度为1050℃的条件下,煤耗、氧耗随着金属化率升高显著降低,当金属化率为85%时,氧耗为520m^3/t,煤耗为976kg/t.

COREX喷煤模型及应用分析

按照不同的冶金功能把熔化气化炉划分为炉缸、风口、填充床、流化床和自由空间5个区域.在已开发的COREX工艺整体静态模型的基础上,根据各区域内的物理化学进程设定各区域间的边界条件,对各区域分别建立了物料平衡、热平衡模型并联立求解.考察了喷煤时熔化气化炉内各区域的能量分布和物料流状况.利用喷煤区域模型能够研究喷煤对理论燃烧温度、氧分配比、风口煤气量等重要参数的影响,模型计算结果显示,喷吹粉煤量为250kg/tHM时,理论燃烧温度降低672℃.

COREX熔融还原工艺模拟仿真软件开发

针对 COREX工艺开发了模拟仿真培训模型及相应软件。该软件由数值模拟、系统模拟和工艺优化及仿真培训三个大功能模块组成 ,是采用数值计算和图形用户界面相结合而设计的。该软件除实现了对COREX工艺数值计算的透明化操作外 ,还收入了 COREX开停炉操作、典型故障及其处理等资料 ,对操作和管理人员的提前培训提供了虚拟现实环境。

利用温度梯度分析COREX熔化气化炉内区域

建立了COREX熔化气化炉热态模型;利用石蜡模拟矿石,玉米颗粒模拟焦炭,通过温度传感器对炉内气相温度进行了测定.对测得的模型内温度信息进行处理,可以获得模型内温度梯度.对熔化气化炉在高度方向的温度梯度进行分析,可大致区分炉内填充床、软熔区域、半焦床以及风口回旋区的范围.该研究方法可以比较客观地描述COREX熔化气化炉内部的各区域,以便在进一步研究中分析操作条件变化对炉内各个区域的影响.

COREX工艺系统模拟结果分析

利用已建立的COREX工艺系统模拟模型考察了熔化气化炉和竖炉匹配操作条件及在匹配操作范围内系统的能耗和能量利用。结果表明:煤中挥发分含量对煤耗影响很大,配煤控制应是COREX工艺操作关键一环;挥发分含量增加,与之相匹配操作的熔化气化炉出口荒煤气氧化度可相应增加;提高熔化气化炉出口荒煤气氧化度和降低其温度均可提高能量利用率;COREX工艺系统的最大能量利用率为50%左右,合理有效地利用COREX富产煤气是解决该工艺能量利用问题的关键;荒煤气温度与竖炉入口还原煤气温度相比,应该维持在更高温度。

COREX熔化气化炉软熔区域的物理模拟

为了模拟COREX熔化气化炉软熔区域,建立了COREX熔化气化炉热态模型,设有热电偶和观察面板,可获得模型内部信息.在热态物理模拟实验中,考察了排料速度、石蜡与玉米体积比、风温和风量等操作参数对软熔区域的影响.实验结果表明,随着所选实验参数值的增加,风口回旋区发生塌料现象的可能性增加;当排料速度增加时,软熔区域位置降低,厚度减少;当石蜡与玉米体积比增加时,塌料前软熔区域位置升高,厚度增加,塌料后软熔区域位置降低,厚度增加;当风温增加时,塌料前软熔区域位置升高,厚度增加,塌料后软熔区域位置降低,厚度减少;当风量增加时,发生塌料前后软熔区域都位置升高,厚度增加.

COREX熔化气化炉风口回旋区塌料现象研究

通过建立COREX熔化气化炉热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭,对熔化气化炉风口回旋区塌料现象进行了定性的研究.研究结果表明,在某些条件下风口回旋区内存在塌料现象,并且熔炼率越大、矿/(焦+块煤)体积比越大、风口回旋区煤气温度越高、风口回旋区煤气量越大,越容易产生塌料现象.根据实验结果,分析了塌料现象产生的原因,并针对COREX熔化气化炉生产条件提出技术建议,供生产人员参考.

COREX竖炉内部结构对物料运动影响的物理模拟

建立COREX竖炉三维半周冷态模型,物理模拟炉内结构对物料运动的影响,考察不同操作条件下AGD梁及导流锥对物料运动流型的改变。模拟结果显示：无AGD梁COREX竖炉内物料运动流型呈现‘一’→‘U’→‘W’的演变过程,而AGD竖炉则在围管区域经历波浪型及初始‘W’流型,AGD梁影响围管区域物料的均匀下降。非工况单侧停机条件下,AGD竖炉内物料活跃区面积减小,死料区面积增大,易引起炉内无滑移物料的接触挤压时间变长,导致炉料的黏结结块,造成炉况的进一步恶化。非对称排料（7.29～14.6 r/min）时,无AGD竖炉上方物料均匀下降,而AGD竖炉内一侧物料运动行为相对独立于另一侧。竖炉下部导流锥有利于促进竖炉上部物料均匀下降和竖炉下部的顺滑排料。

COREX气化炉回旋区塌料现象及其影响初探

为了研究COREX-C3000气化炉,开发了COREX工艺静态模型和实验系统.COREX工艺静态模型是建立在物料平衡和热量平衡基础上的,根据生产现场工艺操作参数设定输入参数,计算结果用于物理实验参数的设定.COREX物理实验系统是建立在相似原理基础上的,模型设有插入式热电偶和观察面板,可获得模型内部信息.实验发现,随着排料速度、石蜡颗粒和玉米颗粒体积比、风温和风量等实验参数增大,风口回旋区越容易发生塌料现象,并初步分析风口回旋区内塌料的影响.

COREX工艺模型软件的开发

为研究COREX工艺中流程设计、操作参数的选取和优化,开发了COREX工艺模型软件.工艺模型软件有7大模块:主模块,原料优化模块,原料消耗模块,煤气量及组分模块,煤耗与氧耗模块,渣量及组分模块和结果贮存及显示模块.通过Visual Basic与Access数据库的接口,实现数据的保存和传送.根据COREX工艺操作设定输入参数,模型能够计算出原料和熔剂消耗、渣量及成分和产生煤气量及成分.软件能够给出详细的工艺分析和工厂操作的调整,可以用来改善工厂操作.

COREX工艺静态模型的开发和应用

简述COREX工艺流程,开发了建立在物料-热量平衡方程组上的COREX工艺静态模型.根据COREX工艺操作设定输入参数,模型能够计算出原料和熔剂消耗、渣量及成分和熔化气化产生煤气量及成分.利用模型能够研究操作参数和原料化学成分、配比及温度的改变对COREX工艺物流和能流的影响,结果表明模型能够为优化COREX工艺提供帮助.

COREX工艺软件的研究与开发

简述开发COREX工艺软件的设计方法与功能。工艺软件分为五大模块,通过Visual Basic与Access数据库的接口,实现数据的保存和传送。根据COREX工艺操作设定输入参数,模型能够计算出原料和熔剂消耗、渣量及成分和产生煤气量及成分。软件能够检验操作参数和原料化学成分和配比的改变对COREX工艺物流和能流的影响。软件能够给出详细的工艺分析和工厂操作的调整,因此可以用来改善工厂操作。

COREX-3000配料计算模型原理与实现

COREX工艺是目前世界上惟一工业化的熔融还原炼铁新工艺,它最大特点是采用非焦煤资源作为主体燃料,省去了炼焦、烧结过程,排放显著降低,是资源节约、环境友好、可循环的新一代炼铁工艺流程。宝钢研究解析出了COREX-3000配料计算模型原理与实现方法,其在同一装入条件下的计算结果与奥钢联模型的计算结果很接近,为生产操作者和计算机模型维护人员的使用提供了很大方便。

COREX竖炉布料规律的数学模型

通过建立布料过程的数学模型研究了COREX竖炉的布料规律,改进了空区料流轨迹模型使其可以考虑溜槽内料流厚度和宽度分布及炉料粒度的影响,并用多条线段联合描述料面形状.研究表明:炉料在溜槽末端出口处的料层厚度和炉料的粒度分布决定了炉料在空区的料流轨迹;炉料离开溜槽末端速度与溜槽倾角成反比关系,与溜槽转速成正比关系;炉料在炉喉的落点位置离炉喉中心距离与溜槽倾角、溜槽转速成正比关系.利用该模型可计算出不同布料模式和布置不同炉料时料堆长大过程和形成的料面形状.

COREX-3000熔化气化炉料面形状预测模型

COREX-3000熔化气化炉内煤气流分布直接影响炉内煤气利用率及炉料顺行,而布料制度是调节煤气流分布的主要手段。为探讨熔化气化炉布料模式,通过对物料在布料过程中的运动和受力分析,确定物料的落点位置并根据物料的安息角和质量守恒,建立了料面形状预测模型。在此基础上,结合数学知识和计算机技术,开发了COREX-3000气化炉的料面预测仿真软件,可预测万向布料器和DRI-flap布料器不同布料制度下形成的料流轨迹、落点位置以及料面形状,为现场选择和调整布料制度提供参考。

COREX气化炉炉缸侵蚀模型的预测与实践

COREX炉缸与全氧高炉类似,面临着炉缸侵蚀加剧的问题,甚至发生了炉缸烧穿事故,炉缸寿命已成为安全高效生产的限制性环节。根据数值分析、有限元法、传热学等理论,建立了COREX气化炉炉缸二维稳态传热模型。在此基础上,利用BP神经网络开发了COREX气化炉炉缸侵蚀预测模型。应用该炉缸侵蚀模型对炉缸侵蚀曲线进行计算,计算出的炉缸侵蚀曲线与实际情况基本相符。模型应用表明,该侵蚀预测模型具有可靠性,能为COREX炉缸安全生产提供技术依据。

COREX喷煤燃烧利用的研究

喷吹的煤粉主要在回旋区内燃烧,COREX熔融气化炉的氧口回旋区较小,而回旋区空腔内氧气浓度高,燃烧带的理论燃烧温度高。采用数学模型计算了煤粉在氧口回旋区内的燃烧率。研究表明:当煤粉平均粒度为0.075 mm,煤比不超过125 kg/t时,煤粉在回旋区内的燃烧率可达65%以上。未燃煤粉将参与气化反应、直接还原和渗碳反应等过程。从这个角度分析,COREX熔融气化炉可接受的未燃煤粉量约为75 kg/t;而在煤比为200 kg/t时,COREX可接受的煤粉的燃烧率为60%左右。

应用先进的工艺模型优化COREX工艺

ＣＯＲＥＸ工艺优化方案由一系列动力学工艺模型组成，具有灵活的工艺优化功能，能使操作状况完全透明化。工艺模型的系统结构采用最新的软件技术进行设计。

COREX预还原反应过程的数学物理仿真

使用二维冷态模型对预还原竖炉反应过程进行了可视化模拟实验，同时在二维柱坐标系下数值模拟 Ｃ Ｏ Ｒ Ｅ Ｘ 预还原竖炉反应过程 数学及物理的仿真结果得出：在预还原竖炉操作过程中径向上反应进行程度不同。

DPM-CFD simulation of powder motion in the burden distribution process of COREX shaft furnace

Single off-gas outlet devised by one-step COREX shaft furnace will ultimately lead gas distribution to segregate,furthermore the distribution of powder on charge level is non-uniformity.DPM-CFD model was employed to simulate the pellet minus sieve powder motion in the burden distribution process,in order to quantitative description the non-uniformity distribution.The results showed that,the non-uniformity distribution is increasing with the melting rate increased.The powder segregates to the fourth quadrant where off-gas outlet lies is 2.4 or 2.5 fold of any other quadrant,while the melting rate is 130 t/h or 180 t/h.The best method to resolved the problem adds an symmetry off-gas outlet.