烧结余热回收竖罐内料层传热过程数值计算

罐体料层内气固传热过程是决定罐式回收是否可行的主要因素之一.采用Comsol Multiphysics软件,基于稳定传热前提下,计算了罐体料层内气固传热过程,研究竖罐内的传热规律.研究结果表明:气固比和料层高度是影响料层气固传热的最主要因素,随着气料比增加,烧结矿和气体出口温度逐渐降低,气体所携带的值呈现出先增加后减小的趋势;随着料层高度增加,气料比逐渐下降,气体出口温度逐渐增加,气体携带的值呈现先增大后减小的趋势.针对国内某典型360m2烧结机,配套单罐体,料层高度6～7m,气料比为1 500～1 650m3/t;配套双罐体,料层高度5～6m,气料比为1 360～1 550m3/t.     

利用矩阵风扇改善散热器冷热介质温差场协同性

基于传统乘用车的冷却模块共设计了5种矩阵风扇,利用数值模拟技术分析矩阵型式不同以及冷却空气流量不均匀对散热器换热性能和场协同数的影响.结果表明:采用矩阵风扇能够增加散热器的冷热介质温差场协同数,散热器换热量和冷热介质温差场协同数存在显著的正相关性;当通过散热器的冷却空气流量分布不均匀时,散热器换热量明显下降,且随着转速比的增加,换热量的降幅逐渐减小;散热器芯体不同区域冷却空气流量的变化对散热器换热性能的影响权重不同,当低温区对应的冷却空气流量较大时,散热器换热量以及温差场协同数的降幅增加.     

烧结矿竖罐内气固传热过程数值模拟与优化

以某钢铁企业360 m~2烧结机年产390万t烧结矿为研究对象,建立了竖罐内气固传热过程的数学模型,模拟研究了影响竖罐内气固传热过程的主要因素及其影响规律,得到了竖罐适宜的操作参数.研究结果表明:随着气体表观流速的减小和空气进口温度的增加,烧结矿出口温度和空气出口温度均逐渐增加;烧结矿颗粒直径的减小导致烧结矿出口温度的降低和空气出口温度的增加.竖罐适宜的操作参数为:空气进口标况流量45.5万m~3/h,颗粒当量直径0.025 m,空气进口温度130℃.     

基于环冷机集热罩的烧结矿余热回收优化

利用仿真实验方法,对烧结矿料层孔隙率、颗粒粒径、烧结矿初始温度、料层高度、冷却空气入口温度、冷却空气入口风速等因素对集热罩内热烟气平均温度的影响进行分析.对各个影响因素进行仿真实验并将仿真结果进行曲线拟合,得到其与集热罩内烟气平均温度的拟合曲线.利用待定系数法和各个因素的幂函数构造线性函数组合,得到其函数关系式,利用此关系式可以对热烟气平均温度进行预测;将其与测试数据对比,其误差小于8%.利用此关系式对传统集热罩布置方式进行分析,针对其不合理性,提出了优化的集热罩恒温布置方式.     

基于料层最高温度控制的铁矿烧结燃料合理分布

利用所建立的铁矿石烧结过程传热数学模型,对某钢铁企业烧结机的常规烧结过程进行模拟计算,得到不同深度的料层最高温度分布,并通过烟气温度计算值与测试值的对比验证模型的可靠性。通过对料层本身所含热量和可利用热量的计算并结合料层最高温度合理取值,得到以0.04 m厚度为单元的各料层燃料含量合理取值,并以此为基础提出燃料合理分布的优化方案。与常规方案、基于平均分层的标准方案在料层最高温度稳定性、最高温度所在区域、冷却速度以及燃料含量的对比结果验证了优化方案的合理性和节能性。     

烧结矿余热回收竖罐内气固传热过程数值分析

以某钢铁企业年产390万t烧结矿为研究对象,基于多孔介质理论和局部非热力学平衡双能量方程模型,建立烧结矿竖罐内气固稳态传热模型,并借助Fluent软件及其二次开发平台,以回收的空气热量和空气为判定基准,对不同操作参数对竖罐内气固传热过程的影响进行模拟研究。研究结果表明:回收的空气热量和空气随烧结矿入口温度的升高而逐渐增加,随烧结矿颗粒直径的增大而逐渐减少;随着气料比的增加,回收空气热量的增加趋势逐渐变缓,空气则呈现出先增大后减少的趋势;随着空气入口温度的升高,回收的空气热量逐渐减少,空气则逐渐增加。在实际操作工况改变时,通过气料比的调节可达到最佳气固换热效果,获得最大的空气。     

夏季大空间热空气层对火灾烟流的影响

采用全尺寸实验和数值模拟两种方法对夏季大空间热空气层对火灾烟流的影响进行了研究.应用FDS4.07场模拟程序计算得到的夏季大空间火灾顶棚附近的温度变化与全尺寸的实验测得的结果符合得比较好.计算结果表明,在夏季大空间火灾中,顶棚附近温度的变化规律是先下降,热空气层消失时达到最低,之后再上升;此最低温度随着火源功率和热空气层厚度的增加而增加;热空气层消失的时间随火源功率的增加而减少;当火源功率比较大时,热空气层厚度的增加对热空气层消失的时间影响不是很大;当火源功率比较小时,热空气层消失的时间随热空气层厚度的增加而增加.对于大空间火灾的早期探测,推荐使用非接触式的火灾探测系统.     

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。     

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.     

蒸汽-兰炭换热与余热回收特性实验研究

利用自行搭建的蒸汽–兰炭气固换热实验系统,研究了整个料层内兰炭与蒸汽的换热及余热回收特性,分析了颗粒平均粒径、料层厚度、蒸汽流量对兰炭余热回收量和蒸汽?增的影响规律。实验结果表明:随着换热时间的增长,料层整体平均温度以先快后慢的趋势逐渐降低,有效换热系数逐渐减小,热回收量和蒸汽的?增上升;增加料层厚度、减小兰炭颗粒的粒径、提高蒸汽流量有利于有效换热系数的增加,有效换热系数的范围在3.5～52.0 W/(m~2·K)之间。此外,拟合出了粒径、料层厚度、蒸汽流量、料层整体平均温度与有效换热系数的实验关系式。     

冷却风量影响烧结余热竖罐回收中火用传递系数实验研究

将对流换热器和填充床中火用传递系数的概念引入到竖罐式余热回收工艺中,推导出烧结移动床层火用传递系数公式;在自制的气固传热实验装置上,测定不同工况下罐体料层内气固传热过程的相关数据,研究冷却风量对烧结床层火用传递系数的影响.研究结果表明:冷却风量不变时,平均物理火用传递系数hex,m随矿温的升高而增大;相同平均矿温条件下,当hex,m大于0时,hex,m随冷却风量的增加而增大;当hex,m小于0时,会导致竖罐出口冷风火用值减少,对强化气固换热不利.     

球团竖炉内气流分流规律的实验研究

建立球团竖炉冷态实验模型,定量研究竖炉操作和结构参数对炉内气流流向和流量即气流分流的影响规律.结果表明,操作参数中,焙烧风和冷却风的流量比即流入风量比是影响气流分流的主要因素,流入风量比增大,则冷却风上行趋势减小,焙烧风下行趋势增大,且在一定工况下,流入风量比与导风墙冷却风流量比、上行焙烧风流量比成线性关系;结构参数中,焙烧带宽度、导风墙宽度、预热焙烧带高度和均热带高度是影响气流分流的主要因素,焙烧带宽度增加,或导风墙宽度减小,或预热焙烧带高度减小,或均热带高度增加,则冷却风上行趋势增加,焙烧风下行趋势减小,临界流入风量比增加.     

烧结余热利用中烧结混合料干燥过程实验研究

利用自行设计的实验装置,开展了kg级烧结混合料干燥实验,研究了干燥介质流量和温度对干燥过程的影响.结果表明:干燥过程是由较短的升速段、较长的恒速段及一定的降速段组成,其中恒速段表现为分段性;升速段、恒速段、降速段对应的水的质量分数(指干基水的质量分数,下同)分别为6.5%～7.5%,2%～6.5%和2%以下;升速段约发生在干燥前10 min内,且当水的质量分数为7.0%～7.5%时,干燥速率最大;不同工况下临界水的质量分数不同,其介于1.6%～2.8%之间;干燥介质流量和温度是影响干燥过程的主要因素,在一定范围内,流量越大,温度越高,干燥速率越大,但它们不成线性关系;干燥介质流量与温度均存在适宜范围.     

热轧带钢发射率软测量及影响因素分析

根据现场实测带钢温度值，采用温度场反算方法计算了热轧带钢层流冷却之后卷取之前的发射率.主要分析了材料碳当量、带钢厚度、带钢所处的温度区间对发射率的影响.结果表明:带钢所处的温度区间不同，影响带钢发射率的因素不同.在高于550℃的温度区间，不同材质的带钢，其发射率在08±01之间，随材料碳当量的增加，带钢发射率稍微增大，与带钢厚度没有明显的关系；在低于550℃的温度区间，不同材质的带钢，其发射率与碳当量没有明显的关系，但随带钢厚度的增大显著降低.     

球团竖炉内气体流动的数值模拟

根据气固填料床动力学,建立了“导风墙-烘干床式”球团竖炉内气体流动的数学模型·运用自编程序数值求解炉内速度场,研究炉内气体流动的基本规律,探讨竖炉操作参数对炉内气体流动的影响规律·结果表明:焙烧风和冷却风在进口处呈放射状,之后斜向上或斜向下分别流入焙烧-预热带和导风墙内;整个均热带内气流较为薄弱;炉内存在三种气流分流的可能,流入风量比是决定气流分流的最主要因素,其中,流入风量比增加,焙烧风下行趋势增大,而冷却风上行趋势减小;临界流入风量比主要取决于结构参数和料层情况     

烧结镁砂煅烧竖炉内气固传热特性数值分析

以年产5×10⁴ t烧结镁砂竖炉为研究对象,基于多孔介质理论,建立竖炉内三维稳态气固流动传热模型,并模拟研究竖炉热工参数对床层内气固传热过程的影响.研究结果表明:冷却风流量每增加10%,出口烟气温度降低50℃,出口球团温度降低80℃;冷却段长度每增加5%,出口球团温度降低25℃.以竖炉出口烟气温度和球团温度为优化目标函数,得到竖炉最适宜结构和操作参数,即煅烧风流量为2 606.67 m³/h,冷却风流量为2 203.34 m³/h,预热煅烧段长度为6.64 m,冷却段长度为11.70 m.在此竖炉运行工况下,出口球团温度为288.75℃,出口烟气温度为414.32℃.