烟气循环烧结的数值仿真

通过对铁矿烧结过程流动、传热、传质的分析,建立烧结过程热质分析计算的数学模型,并验证计算模型的可靠性。根据常规烧结工艺烟气温度和成分含量的分布特点,基于余热利用和减量排放侧重点的不同提出相应的烟气循环烧结方案,通过模拟计算对比分析烟气循环烧结对于常规烧结工艺的改善作用。研究结果表明:烟气循环烧结工艺能提高上部料层最高温度,使料层最高温度在高度方向上更加稳定,能提高烟气余热利用量,降低烟气脱硫处理量和脱硫负荷,提高烟气脱硫效率。     

铁矿烧结中燃料合理分布研究

以我国某钢铁公司烧结原料为对象,对烧结过程的自动蓄热热平衡进行分析和计算,提出料层蓄热及燃料合理分布的计算模型,并按3层进行燃料分层布料烧结试验.计算结果表明,当料高为600 mm时,烧结各料层可利用蓄热率为35%左右;当焦粉配加量上层、中层和下层分别为4.9%,4.3%和3.4%时,在不降低烧结矿产质量的同时,固体燃耗降低3.69 kg/t.     

烧结料层中的蓄热模型

针对铁矿石烧结过程中存在的自动蓄热现象,建立了一个烧结料层的蓄热模型,并研究了燃烧层厚度、蓄热量在料层中的分配比等参数对烧结蓄热的影响.模拟表明:燃烧层厚度增加,料层蓄热量下降;预热层中蓄热量分配增加,料层蓄热量也增加.高度为300 mm的料层均匀分为上、中、下3层时,计算得到各层蓄热量比为1∶1.08∶1.13.实验室条件下将模型用于烧结燃料的合理分布,燃料的使用量有所降低.     

褐铁矿的热分解特性及其对烧结过程的影响

利用热重分析的方法对褐铁矿FMG粉(简称FMGF)在受热升温过程的热分解特性进行了详细的研究.结果表明:FMGF中的结晶水在200~400℃温度区间内即完成了分解挥发,这样可以改善烧结料层透气性,使料层上部热量有效传递到下部;分解其中的结晶水,就能减少褐铁矿中的结晶水分解对烧结固体燃料消耗和烧结热平衡影响.烧结杯试验和工业应用结果验证了热分解特性研究的结论:在高比例褐铁矿条件下,通过提高难熔矿配比,可改善烧结料层透气性,改善料层传热条件,最终降低烧结固体燃耗,提高烧结成品率.     

生物质燃料应用于铁矿烧结的研究

通过烧结杯试验对2种木炭、1种固体成型锯末替代焦粉进行研究。研究结果表明:随着生物质燃料替代焦粉质量分数的提高,烧结适宜水分呈增加趋势,且生物质燃烧速度快使垂直烧结速度提高,而料层最高温度降低使烧结矿熔融区铁酸钙质量分数减小,大孔薄壁结构增加,造成烧结矿成品率和转鼓强度降低;当此3种生物质燃料分别替代质量分数为40%的焦粉进行烧结时,烧结速度均升高,但烧结矿成品率和转鼓强度降低,且生物质的燃料比(即固定碳与挥发分的质量比)越低,其替代焦粉的适宜质量分数也越低,经过炭化的生物质能获得更好的烧结指标;通过降低生物质燃料的热量置换比以及适当提高生物质的平均粒径,提高了料层的最高温度,从而强化生物质燃料的铁矿烧结,提高了烧结矿产量和质量。     

基于传热的烧结料层温度分布模型

通过分析烧结过程传热机理,结合烧结过程的物理、化学变化特征,将烧结料层分烧结矿带、燃烧带、干燥预热带和湿料带分别建立传热控制方程。采用宝钢烧结厂现场生产参数进行求解,得到生产稳定条件下的料层温度分布,根据温度分布规律,绘制出料层各带分布图形。研究结果表明：在正常条件下,湿料带在烧结机纵向长度约70％处消失,干燥预热带在烧结机纵向长度80％-90％处消失;干燥预热带的厚度变化呈现薄-厚-薄的趋势,在纵向40％-50％处达到最大,占整个料层的18％;燃烧带的厚度总体上呈逐渐变厚的趋势,但在纵向中部略变薄,最厚时达到整个料层高度的9％;高配比褐铁矿烧结过程与以磁铁矿或赤铁矿为主的烧结过程相比,呈现出如下新特性：干燥预热带对烧结过程的影响减弱;烧结过程透气性主要决定于燃烧带和湿料带的厚度。     

铁矿石烧结过程传热传质数值模拟

铁矿石烧结是一个复杂的传热传质过程,包括各相之问的传热、水的蒸发与冷凝、碳燃烧、石灰石分解、矿石熔化与凝固以及气相反应等方面.通过对烧结过程进行研究,以多孔介质模型为基础,结合局部非热力学平衡的能量双方程模型、组分传输模型和烧结反应动力学模型,以FLUENT软件为计算平台,采用自定义标量(UDS)构建能量双方程模型,采用自定义功能(UDF)对能量方程、组分传输方程的源项进行修正和定义,建立铁矿石烧结过程传热传质的三维非稳态计算模型.利用该模型对烧结过程进行数值模拟,得到气、固温度以及主要烟气成分的分布,通过与测试值的对比来验证模型的可靠性.     

环冷机内球团矿热过程数学模型

根据能量守恒、流动和传热传质等原理及定律,建立了球团矿冷却和氧化过程的数学模型,采用三对角矩阵算法对模型进行了求解,基于VisualBasic6.0开发了仿真计算软件.依据现场实测数据对建立的数学模型进行了验证,计算值与实测值之间的最大相对误差为4.8%,说明模型正确可信.利用开发的计算软件对球团矿在环冷机内的热过程进行了仿真计算,得到了环冷机内球团料层的温度分布.仿真研究表明,冷却一段风速、料层厚度、球团粒度和环冷机机速是影响环冷机内部球团料层冷却过程的主要因素.在本文研究条件下,合理操作条件为:料层厚度550～800mm,球团粒度7～16mm,冷却一段风速1.2～2.5m.s-1,环冷机机速1.0～1.5m.min-1.     

雪地表面的红外辐射计算及应用

本文综合考虑太阳辐射、风速和大气温度等因素的影响,根据热量平衡方程建立雪地表面温度的计算模型,再利用VC＋＋语言编程进行计算,通过对比计算值和窦测值,验证了温度模型的合理性。并根据温度求出红外辐射亮度,进而可进行红外热像图仿真,为深入研究雪地的红外辐射特征提供了研究基础。     

钒钛烧结料床竖向不均匀烧结

通过对钒钛烧结料床的不同料层进行测温,研究了不同深度烧结料成矿过程的温度变化曲线,利用火焰前锋速度和成矿前锋速度两个参数评价了台车竖向烧结的不均匀程度.结果表明:随着料层深度的增加,火焰前锋和成矿前锋迁移速度下降,说明台车下部料床的结构变化大,烧结透气性恶化;加强偏析布料效果,增大台车下部料粒的平均粒度和热态强度,对提高钒钛矿烧结利用系数至关重要.同时,对不同深度处的烧结矿进行矿相分析表明,钒钛烧结矿由磁铁矿、赤铁矿、铁酸钙、硅酸钙、钙钛矿和玻璃相六种主要矿物组成,随着料层深度的增加,磁铁矿、硅酸钙和钙钛矿含量增多,铁酸钙和赤铁矿含量下降.     

基于烧结过程各带迁移规律的烧结终点预报方法

提出利用最小二乘法拟合烧结废气温度曲线,求曲线方程的二阶导数计算出烧结废气温度的四个拐点. 结合烧结过程各带的迁移情况,计算得出拐点所对应的各带前沿到达料层底部的温度. 根据拐点出现的时间,求出烧结过程中各带前沿平均速度. 利用多元线性回归法和F检验进一步考察烧结工艺参数对各带前沿平均速度的影响规律,并给出了它们之间的关系式. 利用该关系式, 可以在节能和提高烧结矿平均粒度的原则下,定量地调整工艺参数以稳定烧结终点.     

双孔径分布毛细芯有效导热系数实验研究

对环路热管双孔径分布镍芯进行5因素4水平的16组正交化烧结实验研究,测量双孔径分布镍芯的孔隙率和有效导热系数,并与现有的11个多孔介质有效导热系数计算模型进行对比。从控制双孔径镍芯有效导热系数尽可能小的角度,得到由5个烧结参数的最佳水平组成的烧结工艺。结果表明:对双孔径分布镍芯的有效导热系数影响最大的烧结因素是造孔剂含量,其影响指数分别是压制压力和保温时间的1.9和2.2倍;烧结温度和造孔剂尺寸的影响度相当且较小;常用的估算环路热管金属烧结芯有效导热系数的Alexander模型的计算值偏高,Maxwell模型的计算值偏低,在孔隙率为0.5~0.7时,ChernyshevaMaydanik模型与ChaudharyBhandari模型计算值的平均值与双孔径分布镍芯的有效导热系数的实验值拟合更好。     

电阻分压器电场计算及其结构参数的确定

研究一种电磁式电压互感器的替代装置——电阻分压器,并对其电场进行分析计算以确定其结构参数。本文中利用简单谐变场的有限元方法,计算了几种方案的电阻分压器电场,得到了场中各点复数形式的电位分布,通过比较其幅值误差、相角误差和最大场强值。优化出最佳方案,并分析了该方案幅值误差的频率特性。最后从电路的角度验证了设计计算的正确性。     

烧结矿冷却过程的实验研究

建立了烧结矿冷却过程的实验平台,研究了烧结矿冷却过程的基本规律及其影响因素.结果表明,冷却空气流量与烧结矿料层厚度是影响冷却过程的主要因素.保持料层厚度一定,随着冷却空气流量的增加,流经料层的热空气温度逐渐下降,热空气所携带的热量开始增加,而后达到峰值,之后逐渐降低,即冷却空气流量存在一适宜值,在这一流量下,热空气所携带的热量最大.保持鼓风机开启度不变,随着料层厚度的增加,热空气的温度逐渐增加,且料层厚度存在一适宜值适宜料层厚度与适宜冷却风量相互影响和制约     

不同料层高度烧结过程尾气排放规律

研究了不同料层高度下烧结过程中尾气成分(O2、CO2、SO2和NO)的变化规律.结果表明:随着烧结历程的推进,尾气中O2含量降低而CO2含量升高,这主要是因为固体燃料燃烧量逐渐增多;尾气中SO2、NO的含量亦呈升高趋势,但幅度很小,这主要是因为烧结料层对SO2有吸收作用,而燃烧带的CO气体则可以还原使部分NO分解;在临近烧结终点时,因料层对SO2的吸收作用消失而使析出作用强化,导致尾气中SO2含量急剧升高.另外,随着料层高度的增加,因固体燃料配比相应减小,尾气中CO2、SO2和NO的含量降低,而O2含量增加.因此,控制高温区宽度的厚料层烧结技术是我国开展减少烧结尾气中气体污染物(CO2、SO2和NO)的有效措施.     

添加除尘灰对烧结生产过程影响的研究

采用单因素试验法,研究除尘灰配比对烧结生产过程中原料造粒、料层透气性、烧结矿质量、燃料消耗以及设备利用系数的影响。试验结果表明,除尘灰添加量为2%时,烧结原料中大于3mm的粒级分布达到57.8%,烧结矿落下强度为67.68%,转鼓指数为70.83%,FeO含量为7.13%,成品率为86.88%,燃料消耗为80.8kg/t,设备利用系数为1.93t/(m2.h)。按此配比,能获得原料的造粒、料层透气性、烧结矿质量、燃料消耗以及设备利用系数的较佳效果。     

地铁整流变压器室通风数值模拟

目的针对地铁车站运行时变压器室内温度过高的问题,提出空调系统优化方案,以满足变压器安全运行的要求.方法利用商业流体计算软件FLUENT对地铁车站牵引变电所内整流变压器室的温度场和速度场进行数值模拟,得到整流变压器室内的温度和速度分布,并对各种工况的模拟结果进行比较分析.结果在变压器的上方有大量的热量,并形成热羽流,影响流场分布;变压器两侧的区域由于存在热阻,影响冷气流通过.结论通过改变风速,使变压器周围的气流组织更合理,以满足变压器正常工作的环境要求,并为今后的类似工程提供参考.     

LF-RH工艺生产超低硫钢钢水温度预报模型

根据LF-RH精炼超低硫钢的工艺流程,基于冶金热力学、传热和热量平衡等原理,同时考虑钢包的热状态,建立出钢至浇注过程中的钢水温度预报模型。通过该模型可以得到不同时刻钢水温度和钢包内衬温度的分布曲线。实例验证结果显示,模型计算值与实测值的平均误差为5.6℃,误差在±8℃以内的占87.5%。另外,运用该模型分析了钢包热状态、出钢过程、传运时间、RH真空室内壁温度等因素对钢水温度的影响规律,可为超低硫钢精炼工艺的优化提供参考。     

地震作用下筒仓结构贮料侧压力计算方法

为了对筒仓结构进行合理的抗震设计,得到实际工程中实用的贮料侧压力,引入“施卫星”地震作用下贮料侧压力计算方法,以工程设计中能够获得的材料参数为基础,确定贮料侧压力计算中所需要的修正参数;然后利用ABAQUS建立筒仓结构数值模型进行计算分析,根据获得的贮料侧压力变化曲线拟合得出相应参数的修正值;综合不同参数,归纳出考虑筒仓-贮料相互作用的贮料侧压力修正公式;最后,将贮料侧压力修正公式所得的计算值与既有试验数据及规范设计值进行对比分析. 结果表明,采用本文公式得到的计算值与试验值吻合较好,能够真实合理地反映实际地震作用下贮料侧压力分布;考虑强震作用下贮料侧压力按照规范设计值设计偏于危险,而按照本文计算公式设计更加经济可靠.     

烧结板布风的甲烷化流化床反应器建模与分析

采用双流体模型对烧结板型气体分布器的甲烷化流化床反应器进行数值模拟,在ANSYS-FLUENT平台中利用用户自定义函数建立了烧结板型气体分布器的数学模型;并对过程反应动力学模型进行改进,在宏观上实现了反应速率与催化剂浓度的正相关;通过模型的计算结果与实验数据对比验证了模型的有效性.在模拟结果的基础上对烧结板型气体分布器的甲烷化流化床反应器的参数分布进行了分析,结果表明:烧结板模型的引入增强了反应器进口边界描述的精确性,对反应动力学模型的合理改进更好地反映了甲烷化反应过程,并更符合实验结果,从而提高了模拟计算的精确性.