高爐噴吹煤粉燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、高爐噴吹煤粉技術(shù)受經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行操作和環(huán)境受益的驅(qū)使，在高爐煉鐵中廣泛應(yīng)用。煤粉噴吹過(guò)程中，煤粉顆粒與載氣的兩相流通過(guò)噴槍噴入到直吹管中經(jīng)風(fēng)口進(jìn)入高爐，在風(fēng)口的空穴內(nèi)燃燒后進(jìn)入周圍的固定焦炭床。在高噴吹率條件下往往導(dǎo)致低燃盡率，未燃盡的炭渣集聚在回旋區(qū)的邊緣，影響了焦炭床的滲透性和高爐的穩(wěn)定性。一方面，在高爐風(fēng)口和回旋區(qū)內(nèi)提高噴煤燃盡率是增加煤粉噴吹量的一個(gè)必要條件;另一方面，一個(gè)合適的氣體組分分布有利于高爐的穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)中，控制

2、和優(yōu)化爐況的主要措施是及時(shí)調(diào)節(jié)運(yùn)行條件，因此，準(zhǔn)確和可靠的分析煤粉在風(fēng)口和回旋區(qū)內(nèi)的流動(dòng)和燃燒過(guò)程，是優(yōu)化選擇煤粉和鼓風(fēng)參數(shù)必不可少的。
　　本文針對(duì)這一復(fù)雜的流動(dòng)和燃燒行為建立了三維數(shù)學(xué)模型，在借助噴煤燃燒平臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，對(duì)噴煤燃燒過(guò)程和運(yùn)行條件的影響進(jìn)行了詳盡分析。
　　噴吹煤粉在高溫鼓風(fēng)的高加熱速率作用下，揮發(fā)分很快析出燃燒，通過(guò)對(duì)不同粒徑組煤粉顆粒燃燒過(guò)程發(fā)現(xiàn)，不管是煤粉揮發(fā)分的析出過(guò)程，還是燃燒過(guò)程，

3、以及最終的燃盡率，都依賴于顆粒粒徑。煤粉揮發(fā)分雖然對(duì)最終燃盡率的貢獻(xiàn)值相同，但炭最終的燃盡水平是由顆粒直徑?jīng)Q定的。本數(shù)學(xué)模型中，著重考慮了炭和水蒸氣、炭和二氧化碳的異相反應(yīng)，對(duì)于氣體組分場(chǎng)的預(yù)測(cè)更加全面和可靠，包含了H2和CO的氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布。
　　增加鼓風(fēng)溫度，煤粉經(jīng)歷的預(yù)熱時(shí)間更短，揮發(fā)分更早更快的析出，提高煤粉燃盡率。鼓風(fēng)溫度的升高對(duì)于上游區(qū)域煤粉燃盡率的影響更加明顯，鼓風(fēng)溫度1200℃是燃盡率增加快慢的一個(gè)過(guò)渡點(diǎn)，是保證

4、高爐噴煤燃盡率的一個(gè)基準(zhǔn)溫度。通過(guò)增大鼓風(fēng)富氧率，不管是中心煤粉流還是周邊區(qū)域的循環(huán)小顆粒，煤粉與氧氣接觸的幾率都增大，是增大燃盡率和保持火焰面溫度的有效手段。
　　鼓風(fēng)含水量對(duì)噴煤在直吹管和風(fēng)口內(nèi)的流動(dòng)和燃燒過(guò)程影響不大，對(duì)靠近壁面循環(huán)區(qū)域的溫度場(chǎng)影響不大，鼓風(fēng)水分的增加促使中心軸線處主要燃燒區(qū)域溫降下降明顯，鼓風(fēng)水分還通過(guò)與炭發(fā)生的吸熱反應(yīng)，消耗爐缸熱量，影響氣體組分場(chǎng)的分布。
　　對(duì)于噴煤燃盡率而言，噴煤量影響最大，鼓