氫氣直接還原豎爐溫度場和流場的模擬.pdf

1、根據(jù)我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，目前急需要一種具有生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染少、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點的煉鐵工藝來替代現(xiàn)有的能耗高、污染嚴重、產(chǎn)品質(zhì)量低的煉鐵工藝。氣基直接還原煉鐵工藝除具有以上優(yōu)點外，而且生產(chǎn)流程短、雜質(zhì)含量少從而逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點。在此背景下本文對氣基直接還原工藝的主體設(shè)備豎爐的溫度場和流場進行了模擬研究。
　　從還原氣利用率和達到預(yù)定溫度兩個方面對豎爐內(nèi)的最小需氣量進行了理論計算，確定了球團礦的需氣量。并對直接還原豎爐

2、內(nèi)球團礦的熱平衡進行了計算。通過DEM-CFD耦合的方法對球團礦的通風阻力進行了模擬，得到的擬合方程用于球團礦通風阻力的計算。
　　采用計算流體軟件FLUENT建立了豎爐的氣固傳熱模型。將球團礦簡化為多孔介質(zhì)，物料的運動采用滑移網(wǎng)格模擬，還原反應(yīng)采用三步反應(yīng)參與計算，得到氫氣直接還原鐵豎爐還原段的溫度場，同時也能夠得出還原產(chǎn)物隨高度的變化情況，并計算出還原氣的熱效率。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，隨著氫氣氣量的增加還原段溫度梯度逐漸變窄

3、，爐頂氣溫度逐漸升高，并且還原氣的熱效率逐漸降低。簡化的豎爐還原段氣固傳熱模型適用于氫氣直接還原豎爐還原段溫度場的預(yù)測以及爐內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)物的分析。
　　通過DEM-CFD耦合方法對豎爐不同的床層條件進行了數(shù)值分析，研究了氣體流場的變化規(guī)律。結(jié)果表明倒“V”形床層結(jié)構(gòu)，可以有利于降低料層上部中心氣流的速度，延長氣體的停留時間，保持豎爐內(nèi)溫度，同時也有利于減少粉塵的帶出。顆粒的直徑大小對豎爐內(nèi)氣體的流速變化有一定的影響。隨著顆粒直徑的增大