·1650 北京科技大学学报 第35卷 (a) (b) (c) 图13不同方位角的料流形态视图.(a)0°；(b)180°；(C)270° Fig.13 Views of burden stream from different azimuth angles:(a)0°；(b)180°；(c)270° (a) (b) 图14溜槽倾角27°下形成的料堆颗粒分布.(a)垂直剖面图：(b)料堆正视图 Fig.14 Particle distribution of heap formed at the chute inclination angle of 27:(a)vertical profile;(b)front view" 将炉喉圆周平面由圆心向外依次分成11个 尖位置靠近炉墙，因而容易在边缘形成料面平台， 面积相等的圆环，炉墙属第1环位，高炉中心 大颗粒向中心滚动的倾向加剧.为了减小料面偏 属第11环位，计算各圆环柱体内的颗粒平均粒 析，采取措施减小料罐排料过程中的偏析是很有必 度.图15为沿高炉径向11个环位的颗粒平均 要的.可在料罐中设置导料器等装置以力求减小排 粒度分布.由图可以看出，靠近炉墙环位的颗粒 料过程的偏析：减小颗粒与墙壁间的摩擦力：采取 平均粒度较大，中间环位(710环)的颗粒平均 多环、分级布料，以及采用步进式布料，即每布完 粒度较小，中心环位（第11环）颗粒平均粒度较 一批料，溜槽在布下一批料时的圆周起始角位顺时针 大，但小于边缘环位，这表明了溜槽中颗粒运动 或逆时针转动一定角度，以减小圆周分布不均匀性 行为、下落料流粒度偏析以及溜槽施加给颗粒的 离心力对料堆粒度偏析的影响.在模拟中，由于底 4结论 面为平面，炉料开始不是落在倾斜的料面上，向 (1)料罐装料过程由于粒度偏析而出现大小颗 中心滚动的趋势较弱，但仍然可以反映出炉料的 粒的分层分级.排料过程中，料罐内颗粒流动为非 这种偏析现象.当溜槽倾角小于35°，随着倾角增 均匀下降的漏斗流，由于墙壁的剪切效应，中心下 大，大颗粒向边缘偏析趋势越大：当溜槽倾角达 降速度大于边缘速度，小颗粒不断向料层下部渗透， 到35°时，边缘和中部环位的平均粒度有所减小， 使聚集在料罐底部斜墙附近的小颗粒缓慢流动，至 而中心平均粒度增大.这是因为溜槽倾角35°时堆 排料后期大量排出. 96 (2)溜槽倾角是影响颗粒流动行为和炉料堆积 ·-溜槽倾角27° 94 ●-溜槽倾角30° 的主要因素.溜槽上的颗粒受到离心力、科氏力、颗 92 ▲溜槽倾角35 粒间的摩擦力、颗粒与溜槽内表面之间的摩擦力及 90 88 重力的作用，颗粒流偏离溜槽轴线沿内弧面向溜槽 侧上部偏离和翻动.颗粒在溜槽内也因粒度差异而 84 发生偏析，小颗粒主要集中在溜槽内表面，大颗粒 2 则主要分布在料流上表面.颗粒在溜槽上的偏析、 78 翻动以及速度分布，影响着颗粒流动的轨迹和料流 76 宽度，最终对高炉径向和周向炉料分布产生影响. 10 炉培 等面积环位 中心 (3)炉料颗粒脱离溜槽下落过程中，形成了具 图15 颗粒平均粒度随环位的变化 有一定宽度的颗粒流，料流宽度随着下落高度的增 Fig.15 Changes of mean particle size with different notches 加而变宽.由于粒度偏析，大颗粒主要分布在料流· 1650 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 图 13 不同方位角的料流形态视图. (a) 0◦; (b) 180◦; (c) 270◦ Fig.13 Views of burden stream from different azimuth angles: (a) 0◦; (b) 180◦; (c) 270◦ 图 14 溜槽倾角 27◦ 下形成的料堆颗粒分布. (a) 垂直剖面图; (b) 料堆正视图 Fig.14 Particle distribution of heap formed at the chute inclination angle of 27◦: (a) vertical profile; (b) front view” 将炉喉圆周平面由圆心向外依次分成 11 个 面积相等的圆环， 炉墙属第 1 环位， 高炉中心 属第 11 环位， 计算各圆环柱体内的颗粒平均粒 度. 图 15 为沿高炉径向 11 个环位的颗粒平均 粒度分布. 由图可以看出， 靠近炉墙环位的颗粒 平均粒度较大，中间环位 (7∼10 环) 的颗粒平均 粒度较小，中心环位 (第 11 环) 颗粒平均粒度较 大，但小于边缘环位，这表明了溜槽中颗粒运动 行为、下落料流粒度偏析以及溜槽施加给颗粒的 离心力对料堆粒度偏析的影响. 在模拟中，由于底 面为平面，炉料开始不是落在倾斜的料面上，向 中心滚动的趋势较弱， 但仍然可以反映出炉料的 这种偏析现象. 当溜槽倾角小于 35◦，随着倾角增 大，大颗粒向边缘偏析趋势越大；当溜槽倾角达 到 35◦ 时，边缘和中部环位的平均粒度有所减小， 而中心平均粒度增大. 这是因为溜槽倾角 35◦ 时堆 图 15 颗粒平均粒度随环位的变化 Fig.15 Changes of mean particle size with different notches 尖位置靠近炉墙，因而容易在边缘形成料面平台， 大颗粒向中心滚动的倾向加剧. 为了减小料面偏 析，采取措施减小料罐排料过程中的偏析是很有必 要的. 可在料罐中设置导料器等装置以力求减小排 料过程的偏析；减小颗粒与墙壁间的摩擦力；采取 多环、分级布料，以及采用步进式布料，即每布完 一批料，溜槽在布下一批料时的圆周起始角位顺时针 或逆时针转动一定角度，以减小圆周分布不均匀性. 4 结论 (1) 料罐装料过程由于粒度偏析而出现大小颗 粒的分层分级. 排料过程中，料罐内颗粒流动为非 均匀下降的漏斗流，由于墙壁的剪切效应，中心下 降速度大于边缘速度，小颗粒不断向料层下部渗透， 使聚集在料罐底部斜墙附近的小颗粒缓慢流动，至 排料后期大量排出. (2) 溜槽倾角是影响颗粒流动行为和炉料堆积 的主要因素. 溜槽上的颗粒受到离心力、科氏力、颗 粒间的摩擦力、颗粒与溜槽内表面之间的摩擦力及 重力的作用，颗粒流偏离溜槽轴线沿内弧面向溜槽 侧上部偏离和翻动. 颗粒在溜槽内也因粒度差异而 发生偏析，小颗粒主要集中在溜槽内表面，大颗粒 则主要分布在料流上表面. 颗粒在溜槽上的偏析、 翻动以及速度分布，影响着颗粒流动的轨迹和料流 宽度，最终对高炉径向和周向炉料分布产生影响. (3) 炉料颗粒脱离溜槽下落过程中，形成了具 有一定宽度的颗粒流，料流宽度随着下落高度的增 加而变宽. 由于粒度偏析，大颗粒主要分布在料流