鼓泡流化床中粒化高爐渣顆粒流化及換熱特性數(shù)值研究.pdf

1、作為鋼鐵工業(yè)中主要的尚未被有效利用的余熱資源，高爐渣的排出溫度介于1450-1550 oC之間，屬于高品位余熱資源。至今為止，水淬工藝仍是主要的高爐渣處理工藝，即用大量水直接與高溫熔渣接觸，熔渣在快速冷卻的過程中形成具有凝膠活性的玻璃態(tài)產(chǎn)品，可用作水泥熟料的添加劑。然而，水淬工藝具有無法回收高爐渣中高品位的余熱，水資源消耗量大，產(chǎn)生H2S、SO2等環(huán)境污染氣體，水渣干燥需進一步消耗能量等缺點。為了兼顧高爐渣余熱回收和物料利用，同時減少水

2、資源的消耗和減少環(huán)境污染物的排放，學(xué)者們將目光投向了干式工藝。干式工藝的思路為：將熔渣破碎成細小的顆粒，增大熔渣在換熱過程中的比表面積，采用空氣作為余熱回收的介質(zhì)對熔渣顆粒進行冷卻。在眾多干式工藝中，離心粒化熱回收工藝憑借其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)勢，被認(rèn)為是最具前景的高爐渣處理工藝。然而，高爐渣、空氣導(dǎo)熱系數(shù)低，而形成玻璃相高爐渣需要將熔渣快速冷卻，因此，如何實現(xiàn)?；郀t渣顆粒的快速冷卻是整個工藝實現(xiàn)的關(guān)鍵。鼓泡流化床憑借其優(yōu)良傳熱效率

3、和處理能力被認(rèn)為是理想的粒化熔渣顆粒快速冷卻并實現(xiàn)余熱回收的裝置。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①針對粒化高爐渣顆粒在鼓泡流化床中的流化過程，采用歐拉-歐拉雙流體模型進行了數(shù)值研究，研究了流化風(fēng)速、初始顆粒填充高度等操作工況對顆粒濃度分布、氣泡特征等的影響規(guī)律。結(jié)果表明，適合?；w粒在鼓泡流化床中操作的工況范圍為：流化數(shù)N大于1小于等于3、初始填充高徑比R小于等于2。②在冷態(tài)研究的基礎(chǔ)上，考察了流化風(fēng)速、初始床層堆積高度等因素對顆粒相

4、體積分?jǐn)?shù)分布、相間換熱系數(shù)、全局顆粒降溫速率等的影響規(guī)律。結(jié)果表明，床內(nèi)的局部相間換熱系數(shù)主要由顆粒體積分?jǐn)?shù)主導(dǎo)，氣泡兩側(cè)的相間換熱系數(shù)則由氣相流場主導(dǎo)。③在上述冷態(tài)研究和熱態(tài)研究的基礎(chǔ)上，進一步考慮熔渣顆粒在實際冷卻過程中會出現(xiàn)的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等物性參數(shù)的變化，結(jié)合用戶自定義函數(shù)考察了變物性條件下高爐渣顆粒在流化床中的流化行為，分析了流化風(fēng)速、流化風(fēng)初始溫度、初始顆粒填充高度、顆粒初始溫度等操作工況對相間換熱系數(shù)、顆粒冷卻速率等的影