煤气流影响高炉炉料及渣铁运动的基本力学因素不是热风（煤气）压强的绝对值或总压差,而是压强梯度矢量场的性质。本文通过理论推导和实验论证压强梯度是作用于炉料及渣铁的一种体积力,并证明局部压强梯度超过炉料容积重量是炉内发生悬料的力学条件。对成渣带、风口循环区外以及渣铁滴落带的液相行为作了分析。此外,压强梯度是描述流速场和压强场,建立高炉散料流体力学模型的重要杠杆,而流体力学模型又是传热和传质模型的基础,从本研究得出指导生产的重要结论

根据热弹性力学理论，建立了渣皮厚度可变的铜冷却壁热-力耦合应力场分布计算模型，从铜冷却壁本体和炉渣-镶砖界面应力分布的角度分析了煤气温度、冷却制度、镶砖材质和炉渣性质等因素对铜冷却壁寿命及挂渣稳定性的影响规律.计算结果表明：煤气温度的升高使铜冷却壁本体应力线性升高，同时挂渣稳定性减弱；铜冷却壁本体应力值及挂渣稳定性均随渣皮厚度增加而呈现先下降后上升的趋势，实际生产中渣皮厚度应维持在30~60 mm之间；冷却水流速的增大会导致铜冷却壁本体应力值小幅上升，但可使挂渣稳定性增强；冷却水温的提升可小幅降低冷却壁本体应力，但会显著降低挂渣稳定性；镶砖热导率的提升和炉渣热膨胀系数的减小均有利于降低铜冷却壁本体应力并增强挂渣稳定性

根据有限元理论,采用ANSYS‘生死单元’技术建立了铜冷却壁挂渣能力计算模型,计算煤气温度、冷却制度、炉渣性质、冷却壁镶砖材质等多种因素对铜冷却壁挂渣能力的影响,得出各因素对铜冷却壁挂渣能力的影响规律.煤气温度的升高将导致铜冷却壁挂渣能力呈指数衰减.冷却制度的改变对铜冷却壁挂渣能力的影响很微弱.炉渣挂渣温度的提升将使冷却壁挂渣能力增强,但渣皮厚度的稳定性较差.随着炉渣导热系数的上升,渣皮厚度均匀增大.镶砖热导率的提升可显著提升燕尾槽位置渣皮厚度.根据计算结果,本文提出了保证铜冷却壁稳定挂渣应遵循的几个原则

利用CFD仿真对首钢1780m3霍戈文内燃式热风炉进行了数值模拟分析,主要研究了空气和煤气混合前在矩形燃烧器中的流动,混合气体在燃烧室的燃烧、含量分布、温度分布、火焰形状以及拱顶的速度分布和温度分布.结果表明:空气喷嘴出口界面和煤气出口截面的流场都存在一定程度的不均匀性;沿燃烧室宽度方向,火焰高度变化剧烈;拱顶出口截面残余极少量的一氧化碳,蓄热室表面烟气速度分布不均,最高温差也很大

阐述了气体流量示踪法测量的原理、装置和应用。在实验室管道上试验了用氦气作为示踪剂的流量示踪法测量技术,测定了管内空气的流量并和标准皮托管测量计算结果进行了比较,相对误差很小。又对北京焦化厂2台大、中型煤气压缩机入口流量用此法进行了测定,并计算了系统误差。实践表明,这种气体流量示踪法测量的特点是能够用于一般流量测量仪器难于适应的场合。对进一步提高测量精度进行了讨论

以首钢迁安2号高炉热风炉为研究对象,采用数值模拟的方法求出不同操作条件下拱顶温度以及燃烧效率,并求得正确表达空气预热温度、煤气流量、空燃比以及煤气成分与拱顶温度和燃烧效率关系的数学模型.该模型在满足拱顶温度约束的条件下,以热风炉燃烧效率为优化目标,得到热风炉的最佳操作模式

考虑了块煤在熔融气化炉上部挥发分的析出和采用部分氧气燃烧析出挥发分中的焦油和碳氢化合物这一特点,利用改进的Rist操作线原理,建立了熔融气化炉操作线图,直观地体现了不同因素对炼铁过程能耗的影响.讨论了COREX熔融气化炉内上部吹氧燃烧焦油和碳氢化合物后操作线的变化,对比了加入不同块煤和半焦对上部吹氧量、能耗的影响,分析了将块煤中挥发分脱除后以半焦的形式加入炉内,熔融气化炉上部煤气氧化度、温度和煤气量的变化,以及对能耗的影响

阐明中小型高炉的风温由1000 ℃左右提高到1250-1300 ℃的主要措施是将煤气与空气双预热;提出应用高速烧嘴和新型外燃旋流热风炉来预热助燃空气,烧单一煤气可以实现高炉1250～1300 ℃高风温.对炉内流动与传热过程进行的数值计算结果表明,在蓄热球床表面没有偏流,气流及温度分布均匀.在中试炉上测量的烟气温度分布与计算结果基本吻合

全氧高炉炼铁——生铁粒化脱碳——电炉炼钢——水平连铸4种技术的组合,形成了一个适用于小型钢铁厂的生产流程。全氧高炉炼铁工艺全面提高了小高炉生产指标并实现了以煤粉为炼铁主要能源。脱碳粒铁——电炉炼钢解决了高炉生铁小型化炼钢的难题。精密水平连铸则简化了轧钢工序并减少钢坯加热煤气消耗。另一方面全氧高炉提供的高质量煤气为建立高效自备电厂创造了条件,这就使小型钢铁联合企业有可能应用这一合理组合达到完善的企业内部能量平衡

利用60 t转炉研究了采用不同含铁物料及不同比例石灰石炼钢时的钢铁料消耗、氧气消耗量和煤气产生量的变化规律.研究发现:当采用铁水作为原料,渣钢和块矿作为冷却剂时,钢铁料消耗最低,仅为1072.07 kg·t-1;当采用铁水和废钢作为原料,配有磁选渣铁时,钢铁料消耗最高,达到1092.91 kg·t-1;随着石灰石加入量的增加,钢铁料消耗增加,氧耗略有降低,吨钢煤气产生量增加.研究结果为炼钢过程优化物料结构、降低生产成本提供了新的方法