高炉煤气及煤气、炉料的运动解析.docx

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炉料、煤气的水当量
答案：所谓水当量就是指单位时间内通过高炉某一截面的炉料或煤气，其温度上升或降低 1℃所吸取或放出的热量，即单位时间内使煤气或炉料转变 1℃所产生的热量变化。〔包括化学反响热、相变热和热损失等〕。
炉料有效重力
答案：料柱重力抑制散料层内部颗粒间的相互摩擦和由侧压力引起的摩擦力之后的有效质量力。
高炉内的热交换现象
答案：炉缸煤气在上升过程中把热量传给炉料．温度渐渐降低。而炉料在下降过程中吸取煤气热量，温度渐渐上升，使复原．熔化和造渣等过程顺当进展。这就是热交换现象。
透气性指数:
答案：表示通过散料层的风量与压差的比值，即单位压差通过的风量，反映气流通过料柱时阻力的大小。以 Q/△P 表示，其中 Q—风量，△P— 压差。
二 填空题
1．两种或多种粒度混合的散料床层,其空隙率与大小粒的( )比和( ) 比有关。
答案：直径；含量 P128 2．高炉炉料下降的力学表达式为( )。
答案：F＝G 料－P 墙－P 料－ΔP 浮
3．高炉内运动过程是指在炉内的炉料和( )两流股的运动过程。
答案：煤气 4．高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气三种煤气中，发热值最低的是( )，发
热值最高的是( )。答案：高炉煤气；焦炉煤气
初渣在滴落带以下的焦炭空隙间向下流淌，同时煤气也要穿过这些空隙向上流淌。所以，炉渣的( )和( )对于煤气流的压头损失以及是否造成液泛现象影响极大。
答案：数量；物理性质(粘度和外表张力)
在( )区间内，煤气与炉料的温差很小，大约只有 50℃左右，是热交换极其缓慢的区域，常称为热交换的( )。
答案：炉身中下部；空区或热储藏区 7．高炉的热交换是指( )与炉料的热量传递。
答案：煤气流
高炉内的( )是热量的主要传递者。答案：煤气
越到高炉下部炉料对热量的需求越〔 〕。答案： 大
煤气的压降梯度上升至与炉积存密度相等时，发生( )。答案：悬料
煤气的危害是中毒、( )、爆炸，而氮气的危害是( )。答案：着火；窒息
高炉原料特别是烧结矿，在高炉上部的低温区复原时严峻 ( ) 、( )，使料柱( )降低( )恶化。
答案：裂开；粉化；空隙度；透气性13．炉缸煤气是由( )、H2 和 N2 组成。
答案：CO 14．通常所说的煤气中毒，实际上是( )中毒。
答案：CO
由炉料下降的力学分析可知，下降力越大和( )大于煤气浮力时下料顺
答案：×
畅。
答案：下降有效重量
由炉料下降的力学分析可知( )和( )时下料畅顺。答案：F 越大；W 有效>△P
一氧化碳在空气中的安全含量是( )g/m3, 安全规程要求。正常作业环境 CO 浓度不超过( )mg/m3。
答案： 30
煤气的水大量小于炉料的水当量时( )吸取〔 〕大量热量。答案：炉料 煤气
当煤气流到软熔带的下边界处时，由于软熔带内矿石层的软熔，其空隙极少，煤气主要通过( )而流淌。
答案：焦炭层〔焦窗〕 20．生产实践和实测结果外表，高炉软熔带的煤气压降占总压降的( )。
答案：60% ~80%
30．产生煤气的( )带是炉缸内温度最高的区域。答案：燃烧带
三 推断题
非正常状况下的炉料运行有炉料的流态化和存在“超越现象”。 ( ) 答案：√
煤气运动失常分为流态化和液泛。 ( ) 答案：√
煤气流分布的根本规律是自动调整原理。 ( ) 答案：√
炉缸煤气成分与焦炭成分无关，而受鼓风湿度和含氧影响比较大。 〔 〕 答案：√
炉料下降的速度与炉料间摩擦力、煤气浮力无关。 ( ) 答案：×
高炉内热贮备区煤气和炉料不进展热交换。 ( )
高炉中最重要的流体力学现象是煤气流经固体散料层以及流经固液相共存区(软熔带、滴落带及其以下直至风口平面)时的压降及液泛等。 ( ) 答案：√
从高炉总体上看，高炉下部单位高度的压力降比上部大。 ( ) 答案：√
高炉煤气比转炉煤气简洁中毒。 ( ) 答案：×
高炉煤气的体积，在上升过程中是削减的。 ( ) 答案：×
高炉内煤气分布为两次分布，即炉缸和炉身分布。 ( ) 答案：×
高炉下部不断消灭下降的空间是上部炉料下降的首要条件。 ( ) 答案：√
靠近炉墙处煤气通过的越多，炉墙四周的温度就越低。 ( ) 答案：×
风口带是高炉热能和气体复原剂的发源地和初始煤气流起点。 ( ) 答案：√
沿高炉高度上炉料的水当量是不变的。 ( ) 答案：×
正常炉况下，沿高度方向上，上部压差梯度小，下部梯度大。 ( ) 答案：√
正常炉况时各高炉的透气性指数都是一样的。 ( ) 答案：×
在无喷吹时，炉缸煤气量大致为风量的 倍 ( ) 答案：√
炉缸煤气在上升过程中 CO 浓度增大，同时体积也增大，全焦冶炼时炉顶煤气大致是入炉风量的 倍 ( )
答案：×
高炉内运动过程就是指在炉内的炉料和煤气两大流股运动过程。 ( ) 答案：√
在高炉下部高温区，炉料水当量＜煤气水当量。 ( ) 答案：×
进入煤气设备内部工作时，所用照明灯的电压一般不得超过 12V。 ( ) 答案：√
高炉内炉料和煤气水当量的变化特点是在高炉上部 W ＞W ( )
气 料
答案：√ 24．高炉内煤气经过三次分布。 ( )
答案：√
25．炉料平均密度大有效重力也大，有利于炉料顺当下降。高炉承受矿焦混合装料时可使堆密度增加 10%，这是这种装料方法能够增产的缘由之一 。( )
答:√ 26．一般来说，炉料分不少的区域，炉料中透气性好的焦炭分布多的区域，煤气
流就大，相对的煤气中 CO2 含量就较低，煤气温度就较高，煤气流速也较快。 ( )
答:√
27．为保证炉内料柱的透气性和矿石的加热、复原速度，应适当降低矿石的粒度。( )
答案：√
四 选择题
高炉内炉料下降的动力是( )。
气压 B．煤气的浮力 C．炉料与炉墙摩擦力 D．重力答案：D
炉内煤气流经软熔带时的阻力损失与以下因素有关( )。A．软熔带内焦炭层数 B．焦炭层厚度 C．煤气流速D．焦炭层空隙度 E．软熔层径向宽度
答案：ABDE
含一氧化碳最高的煤气是( )。
混合煤气 B．转炉煤气 C．高炉煤气 D．焦炉煤气答案：B
煤气利用率最高的煤气分布类型是( )。
边缘进展型 B．中心进展型 C．双峰型 D．平坦型答案：D
纯焦冶炼时，炉缸煤气体积为风量的( )倍。
A． B．～ C．～ D．
答案：A
高炉内煤气在料柱内流淌的阻力损失中的( )发生在软熔带。A．50% B．70% C．90% D．60%～80%
答案：D 205．纯焦冶炼时，炉顶煤气体积为风量的( )倍。
A． B．～ C．～ D．6～8 答案：B
喷吹燃料时，炉顶煤气体积为风量的( )倍。
A． B．～ C．～ D．6～8 答案：C
231．高炉喷吹燃料后，煤气生成量比纯焦冶炼时( )。A．削减 B．增加 C．不肯定 D．一样 答案：B
274．炉缸煤气成分主要包括( )。
A．CO、H2、N2 B．CO、CO2、H2 C．CO、CO2、N2
答案：A
318．( )的发热值最高。
A．焦炉煤气 B．高炉煤气 C．转炉煤气答案：A
471．炉缸煤气中含量最高的成分是：( )。
A．N
2
答案：A
B．C．O C．H
2
475．在炉身下部，炉料水当量和煤气水当量描述正确的选项是( )。A．炉料水当量远大于煤气水当量 B．炉料水当量等于煤气水当量 C．炉料水当量远小于煤气水当量
答案：A 561．块状带的煤气分布取决于( )。
A．炉料的透气性 B．炉缸煤气的初始分布 C．软熔带的煤气分布答案：A
615．含一氧化碳最高的煤气是( )。
A．焦炉煤气 B．转炉煤气 C．高炉煤气答案：B
648．高炉喷吹煤粉后,料柱阻损与全焦冶炼相比( )。A．增大 B．不变 C．降低
答案：A 780．目前，公认的煤气利用比较好的软熔带外形分布为( )。
A．“V”型 B．倒“V”型 C．“W”型 D．倒“W”型答案：B
五 简答题
1 什么是高炉料柱的透气性？受哪些因素的影响？
答案：高炉料柱的透气性指煤气通过料柱时的阻力大小。
煤气通过料柱时的阻力主要打算于炉料的空隙度 e (散料体总体积中空隙所占的比例叫空隙度)，空隙度大，则阻力小，炉料透气性好；空隙度小，则阻力大，炉料透气性坏。空隙度是反映炉料透气性的主要参数。
气体力学分析说明，空隙度e 、风量 Q 与压差Dp 之间有如下关系：
= K
Q 2 æ e 3 ö
Dp ç 1 - e ÷
è ø
式中 Q—风量； Dp —料柱全压差；K—比例系数； e —炉料空隙度。由此可见，炉内Q 2 Dp 反映了e 3 (1 - e )的变化，因Q 2 Dp 与e 3成正
比， e 的任何一点变化都将敏感地反映在Q 2 Dp 上，所以，生产中用Q 2 Dp 作为高炉透气性指标，称为透气性指数。
62．如何依据 CO2 曲线来分析炉内煤气能量利用与煤气流分布？
答案：①中心与边缘 CO
2
的凹凸，可说明中心与边缘气流的进展程度；
②CO
2
曲线平均水平的凹凸，说明高炉内煤气能量利用的好坏；
③4 个方向 CO
2
曲线的对称性，说明炉内煤气流是否偏行；
④CO
2
曲线平均水平无提高的状况下，CO
2
最高点移向 2、3 点，也说
明煤气能量利用有所改善，由于此处正对应炉内截面积大、矿石多的地方；
⑤某一方向长期消灭第 2 点甚至扩展到第 3 点 CO
2
含量低于第 1 点，
说明此方向炉墙破损，有结厚现象。
72．什么是水当量？写出其表达式，用水当量说明炉内的传 热过程。
答案：水当量：单位时间通过高炉某一截面的炉料和煤气，温度变化1℃所吸取或放出的热量。
Ws=Gs·Cs；Wg=Vg·Cg
在高炉上部：Ws﹤Wg，煤气与炉料温差大，炉料被快速加热；
在高炉下部：Ws﹥﹥Wg，煤气温度快速降低，而炉料升温不快，煤气与炉料之间进展剧烈的热交换，由于在此区域炉料进展直接复原、渣
铁熔化大量耗热；
在高炉中有一段 Ws≈Wg，煤气和炉料之间热交换量很小。
158．炉料下降的条件？
答案：(1)自身的重力必需超过其运动所遇到的阻力。(2)燃料在风口四周燃烧，形成很大的自由空间。(3)炉料中碳被炉料中氧所氧化，使其体积缩小。
在炉料下降过程中，小块炉料不断填充于大块炉料之间，同时随温度上升，炉料渐渐熔化，使其体积缩减。
定期放渣出铁，炉缸内常常保持肯定的空间。
177．哪些因素影响炉料的顺当下降？
答案：使炉料下降的力 F，可用下式表示：
F = (W ¢ - p - p 〕- Dp = W ¢ - Dp
料 墙 料 效
式中 F—打算炉料下降的力；
W ¢ —炉料自身重力；
料
p —炉料与炉墙之间摩擦力的垂直重量；
墙
p —料块之间的内摩擦力；
料
Dp —煤气通过料柱时产生的压力降，也就是煤气下降炉料的浮力；
W ¢ —炉料的有效重力。
效
由此可见，F＞0，即W ¢ ＞ Dp ，是保证炉料顺当下降的根本条件。
效
影响W ¢ 和Dp 的各种因素，都将影响炉料的顺当下降。
效
影响W ¢ 的因素有：
效
炉身角和炉腹角。炉身角越小和炉腹角越大，炉料有效重力就越大，由于此时炉料与炉墙间摩擦力的垂直重量减小。另外，炉料在运动的条件下，其有效重力比静止时大，由于动摩擦系数比静
摩擦系数小。
料柱高度。在肯定限度以内，随着料柱高度的上升，炉料有效重力增加，但高度超过肯定限度以后，有效重力反而随料柱高度的
上升而减小，由于此时随着高度上升而增加的 p 和 p
墙 料
超过了料柱自重增加的作用。
的作用
风口数量。由于风口上方的炉料比较松动，所以当风口数量增加时，风口平面上料柱的动压增加，有效重量增加。风口前燃烧带的水平投影越靠近炉墙，炉墙对炉料的摩擦力越小，炉料有效重量增加。
炉料堆密度。炉料堆密度越大，有效重量越大。焦比降低以后， 随着焦炭负荷的提高，炉料堆密度增加，这是对高炉顺行有利的一面。
高炉操作状态。炉渣黏度大，炉墙不平，煤气流分布失常时，炉
料有效重力减小，由于这种状况下， p 和 p
墙 料
影响Dp 的因素有：
均有所增加。
煤气流速。静止状态下的试验结果说明， Dp 与煤气流速的
次方成正比，因此，随着煤气流速的增加， Dp 快速增加。但在实际操作中因炉料处于松动状态，通道截面的煤气量比静止时大得多，所以， Dp 随煤气流速增加的幅度不会那么大，在正常操作范围内，大致与煤气流速的一次方成正比，而当高炉冶炼强度提高到炉料接近流态时， Dp 的增加就不那么明显了，这就是所谓松动强化理论的主要依据。
原料粒度和空隙度。粒度大，则煤气通道的水力学当量直径大，
Dp 降低，有利于顺行，但对复原不利。粒度均匀，则空隙度大，
Dp 降低，有利于顺行。因此，从有利于复原和顺行的角度动身， 要求高炉原料具有小而均匀的粒度。