含碳球團(tuán)的析出特性及其對(duì)轉(zhuǎn)底爐內(nèi)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)影響研究.pdf

1、轉(zhuǎn)底爐在處理冶金粉塵以及環(huán)境保護(hù)方面顯示出良好的發(fā)展勢(shì)頭，具有強(qiáng)大的市場(chǎng)前景。本文從爐膛內(nèi)煤氣的燃燒特性和爐底料層析出特性角度，采用數(shù)值模擬手段，探究相關(guān)參數(shù)和料層的析出特性和吸熱特性對(duì)爐膛的溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)和流場(chǎng)等的影響規(guī)律，以期為轉(zhuǎn)底爐的設(shè)計(jì)及工藝優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。
　　以某鋼廠處理含鋅粉塵轉(zhuǎn)底爐為原型，建立了轉(zhuǎn)底爐爐膛內(nèi)煤氣燃燒的數(shù)學(xué)模型。首先，探究了爐膛相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和進(jìn)口氣體工藝參數(shù)對(duì)爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和濃度場(chǎng)的影響規(guī)律，通

2、過(guò)比較得到了最佳的參數(shù)搭配組合。然后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了含碳球團(tuán)在不同碳氧摩爾比、不同還原劑和不同升溫速率下的氣體析出特性和失重特性。以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過(guò)理論計(jì)算和數(shù)據(jù)擬合建立了料層直接還原過(guò)程中CO生產(chǎn)速率和吸熱速率與爐底角度之間的關(guān)系方程。最后，將料層析出的CO和吸收的熱量源項(xiàng)的形式加入到Fluent中，探究了整個(gè)轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和濃度場(chǎng)。得到以下主要結(jié)論：
　　①轉(zhuǎn)底爐內(nèi)煤氣的燃燒模型和輻射模型較為適宜的是非預(yù)混燃燒模型

3、和 DO輻射模型。爐膛內(nèi)還原段溫度最高，排料段其次，預(yù)熱段溫度最低。沿著爐底旋轉(zhuǎn)方向，爐底的煤氣速度逐漸降低而爐膛的壓力逐漸升高。
　?、跔t膛結(jié)構(gòu)參數(shù)，如燒嘴高度（h）、燒嘴傾斜角度（a）和擋墻的高度（H）對(duì)爐膛的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和壓力場(chǎng)影響較大。當(dāng)h=0.6m或a=-16°時(shí)，在還原段出現(xiàn)了局部溫度過(guò)高現(xiàn)象。擋墻可以減輕各段之間溫度和壓力的相互干擾，且擋墻越低排料段和還原段的爐膛壓力越高。通過(guò)比較得出，h=0.8m、a=16°和H=

4、0.6m時(shí)爐膛內(nèi)的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和壓力場(chǎng)比較合理。
　?、劭諝膺^(guò)剩系數(shù)（n）、空氣預(yù)熱溫度（T）和煤氣的流量（Q）對(duì)爐膛溫度的影響同樣較大。比較n=1、1.05、1.1和1.15的計(jì)算結(jié)果得出，當(dāng)n=1.05時(shí)爐膛溫度最高。比較T=300K、573K、673K和773K的計(jì)算結(jié)果得出，空氣的預(yù)熱溫度越高爐膛溫度越高，且空氣預(yù)熱溫度每增加100K出口煙氣的平均溫度增加10K左右。同樣，煤氣流量越高爐膛的溫度越高。
　?、芎记驁F(tuán)

5、內(nèi)的布多爾反應(yīng)的開(kāi)始溫度在810℃左右，碳氧摩爾比對(duì)其幾乎無(wú)影響。對(duì)于鐵精礦加焦炭含碳球團(tuán)，C/O=1.2比 C/O=1.0最終失重率要高。在C/O=1.0的條件下，升溫速率越快的含碳球團(tuán)最終的失重率越低。在相同條件下，配焦炭比配無(wú)煙煤含碳球團(tuán)的還原效果好。
　?、萘蠈赢a(chǎn)生的CO主要集中在爐底加熱段和還原段的外側(cè)。排料段和還原段O2的濃度非常低，這有助于防止被還原金屬的二次氧化。由于料層產(chǎn)生的 CO和排料段與還原段未燃燒的CO在加