颗粒尺度下的高炉数学模型的开发与应用

基本信息
批准号:U1560205
项目类别:联合基金项目
资助金额:280.00
负责人:余艾冰
学科分类:
依托单位:东南大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:匡世波,侯勤福,沈岩松,周宗彦,郭宝玉
关键词:
炼铁多相流高炉模拟与仿真过程控制
结项摘要

This project, based on advanced discrete particle simulation technique, aims to develop a virtual experimental blast furnace (BF) by creatively overcoming various challenges in high temperature process modelling. The virtual BF can be used to investigate the multiphase flow, heat and mass transfer, and major chemical reaction phenomena in BF ironmaking. It can provide guidance for BF design and control to realize stable operation for long campaign life and high energy efficiency. The model can help to significantly reduce the production cost of liquid iron which plays a major part in an integrated steel work...The experimental BF is achieved based on model development, validation, evaluation, and application of three three-dimensional major sub-models, including: burden distribution model, raceway model, and BF process model. These sub-models will finally be incorporated together to form an integrated model and be used for BF operation in Baosteel. The sub-models and the integrated BF model will be validated against the data obtained through physical experiments under ambient and low-temperature “hot” conditions, the appropriate data available in the literature, and the data collected in plant operation...The lead applicant and his research team have developed unique and innovative research techniques, and are world-leading in simulation and modelling of blast furnace ironmaking for years. They are well positioned to conduct and complete this challenging project. The research outcome will not only significantly enhance our capacity of modelling and simulation of complicated multiphase flow systems, but also ultimately lead to internationally competitive iron & steel industry in China.

本项目拟基于先进的离散颗粒模拟方法,创造性得突破炼铁高炉多相高温过程模拟中多个科学难题,建立虚拟实验高炉。该虚拟实验高炉可用于研究和展现高炉炼铁过程中的流动、热量和质量传输及主要化学反应行为。该模型可用于制定不同条件下高炉设计和控制的优化策略,保证高炉稳定和顺行操作,从而延长炉龄和提高能量利用效率,达到降低钢铁生产成本。.虚拟高炉的实现基于三个三维子模型的开发、验证、应用和评估,包括:炉顶布料模型、风口回旋区模型、高炉过程模型;并最终整合成一个集成模型用于宝钢实际操作。各个子模型和集成模型的验证主要通过冷态和热态物理模型实验数据、文献数据以及高炉现场操作数据完成。.以该申请人为核心的研究团队具有世界范围内独一无二的前期研究基础和独创研究方法和思想,是该项目得以顺利实施的重要保障。拟取得的成果不仅对多相流动的科学研究具有重大促进作用,同时对提高国内钢铁企业的节能减排及国际竞争力具有重要意义。

项目摘要

本项目基于离散颗粒方法开发了一个虚拟实验高炉,用来帮助充分认识高炉内部多相流动、传热传质以及化学反应过程,优化高炉设计和操作。项目实现如下所计划的目标:.1) 开发并验证了可以在常规条件下准确描述高炉无钟炉顶布料及与之相关各种现象的高炉布料计算机模型。.2) 开发并验证了可以准确描述高炉回旋区的形成、气体流动、传热传质以及与之相关的诸如回旋区位置、形状、焦炭和煤粉燃烧、煤气成分及其分布等现象的回旋区计算机模型。.3)开发并验证了描述各种操作条件下高炉内多相流体流动和热化学现象的高炉过程模型。.4)利用所开发的模型研究了解操作、原料以及炉型等不同条件对高炉炼铁过程的影响。其结果可以为高炉最优化提供控制策略。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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