"高炉煤气活性石灰竖窑长寿与高效节能新技术集成研究与应用"项目简介

为提高企业经济效益,广东省韶关钢铁集团有限公司从1995年开始,进行了长寿高效节能型低热值高炉煤气活性石灰竖窑新技术研究.尤其是自2000年以来,公司通过自主创新"气烧石灰竖窑炉项"、"气烧石灰竖窑烧嘴保护套"、"管式换热器"和"石灰窑窑体稳压及安全装置"的研究和应用,建成国内第一批集多项专利技术,技术经济指标最好的高炉煤气活性石灰竖窑,使气烧窑成为国内生产活性石灰的主要窑型之一.     

“高炉煤气活性石灰竖窑长寿与高效节能新技术集成研究与应用”项目简介

为提高企业经济效益，广东省韶关钢铁集团有限公司从1995年开始，进行了长寿高效节能型低热值高炉煤气活性石灰竖窑新技术研究。尤其是自2000年以来，公司通过自主创新“气烧石灰竖窑炉项”、“气烧石灰竖窑烧嘴保护套”、“管式换热器“和“石灰窑窑体稳压及安全装置”的研究和应用，建成国内第一批集多项专利技术，技术经济指标最好的高炉煤气活性石灰竖窑，使气烧窑成为国内生产活性石灰的主要窑型之一。该项技术达到国内同类技术的领先水平。     

小粒级气烧石灰竖窑研制与开发

针对烧制冶金石灰所产生的大量石灰石尾料及炼钢精炼炉运行过程中对小粒级优质冶金石灰的迫切需求，研制开发了小粒级石灰石煅烧新技术，阐述了气烧竖窑煅烧小粒级石灰石的原理和生产工艺流程，分析介绍了采用的创新、先进技术以及小粒级竖窑应用后产生的经济社会效益。     

顶燃式球式热风炉烧炉过程温度场建模

针对热风炉烧炉过程中蓄热体温度难以实时在线检测的难题,结合计算流体动力学以及传热学,建立顶燃式球式热风炉烧炉过程温度场分布模型。首先,在综合分析炉内的煤气燃烧反应、烟气湍流规律和蓄热体与烟气动态热量交换过程的基础上,建立热风炉的烟气流动模型和融合蓄热球自身热传导的局部非热平衡多孔介质模型;其次,根据实际现场检测的温度、流量和压力合理设定所建模型的定解条件;最后,采用有限体积法对模型进行求解,得到热风炉的温度场分布。研究结果表明:所建立的模型能够正确、有效地模拟热风炉烧炉过程的温度场分布,模型温度计算值与实测拱顶温度的平均相对误差低于1%,与实测废气温度的平均相对误差为2.6%。     

影响冶金石灰质量的因素

以鞍钢耐火材料公司回转窑和竖窑为例,对影响活性石灰质量因素进行了探讨.提出了不仅要选择符合质量标准的石灰石和燃料,而且要根据窑的种类,保持窑的煅烧温度、时间、压力等各项参数之间的匹配,并保持生产的连续性.     

圆筒形双斜面石灰竖窑数学模型的研究

通过数学模型的方法研究了圆筒形双斜面石灰竖窑内的热工过程。结果表明:这种窑比一般筒式竖窑优越,是目前我国大量中小型石灰竖窑的改造方向之一。     

圆筒形双斜面石灰竖窑数学模型的研究

通过数学模型的方法研究了圆筒形双斜面石灰竖窑内的热工过程,结果表明:这种窑比一般简式竖窑优越,是目前我国大量中小型石灰竖窑的改造方向之一。     

影响冶金石灰质量的因素

以鞍钢耐火材料公司回转窑和竖窑为例,对影响活性石灰质量因素进行了探讨。提出了不仅要选择符合质量标准的石灰石和燃料,而且要根据窑的种类,保持窑的煅烧温度、时间、压力等各项参数之间的匹配,并保持生产的连续性。     

电预热多孔介质燃烧器内柴油燃烧的实验研究

通过建立电预热式多孔介质燃烧实验系统,在不需二次点火情况下,实现了液体燃料的预蒸发自维持燃烧.在确定电预热温度场稳定性基础上,分析了柴油在多孔介质内预蒸发燃烧的火焰特征与温度场变化规律,讨论了当量比和空气流量对燃烧特性的影响.结果表明:电预热系统具有很强的稳定性,维持稳定燃烧所需的最低预热温度约为750℃;实验观察到液体预蒸发燃烧过程中出现了稳定火焰和过滤燃烧火焰两种火焰形态;稳定火焰与气体预混合燃烧火焰类似,火焰区最高温度可达1 140.2℃,过滤燃烧火焰传播速度约为1 m/s;随着空气流量的增加,火焰面向下游移动且燃烧更加完全;当量比对温度分布影响较大,但其对火焰传播的影响相对较小.     

转炉中石灰石替代部分石灰对脱磷、炉气成分及氧枪枪位的影响

石灰石替代部分石灰进行转炉炼钢可降低炼钢生产成本、减少CO_2排放。为研究其加入量对脱磷、炉气成分和氧枪枪位的影响,进行了石灰石替代比分别为18%、19%、20%、25%、28%、29%、39%、41%的工业试验研究和热力学分析。研究结果表明:(1)石灰石替换比为25%时脱磷效果较好,终点磷含量为0.016%,比原工艺0.030%的终点磷含量降低了47%;(2)用石灰石替代部分石灰后煤气开始回收时刻提前1~2min,煤气回收量增加,且石灰石加入量越大,煤气可回收时刻越早;(3)采用石灰石替代部分石灰冶炼时,转炉氧枪基本控制枪位由1.7m升高到1.8m。     

套筒式燃油石灰竖窑中的气体流动模拟及装置放大

为了考察套筒式燃油竖窑中的气体分配规律和气流分布的均匀性,设计制作了冷气体模拟实验装置模型。对这一复杂热工设备流体动力学问题,特别是涉及到散料层中孔隙通道流动问题,经简化后根据相似原理予以分析。在保证决定性准数相等和几何条件相似的条件下,对空塔和两种不同粒度范围的散料层测定了各段床层的压降分布,基本上确认了装置中要求严格而复杂的气流分布的可实现性。根据实验结果可对生产装置放大设计,以确定理想气流分配下的压力制度、装置的几何参数及动力参数。给出了350m~3套筒式燃油石灰竖窑放大设计实例。     

镁砂煅烧窑烟气脱硝SCR法的应用与流场分析

介绍了菱镁石煅烧窑烟气的特点和危害以及SCR脱硝方法的原理与工艺流程,并且利用Fluent软件,采用标准湍流模型和多孔介质模型对SCR反应器的流场进行了数值模拟,此反应器是以某厂菱镁石高温煅烧窑烟气为对象,通过数值模拟来寻求优化设计.数值模拟结果表明,在SCR反应器内加装整流器对流场略有改善,且整流器格子大小对流场影响不大.模拟结果还得出导流板的最佳结构和位置,可以达到良好的脱硝效果.     

套筒对烧窑新型燃烧室内电石尾气的燃烧特性

通过建立流动、燃烧和辐射换热三维耦合数学模型，研究电石尾气在套筒对烧窑新型燃烧室内的燃烧特性，并考察过量空气系数对燃烧情况的影响.结果表明，电石尾气燃烧产生的烟气受到挡火墙的阻挡，形成强烈的漩涡，火焰高温区出现在挡火墙的内侧.随着过量空气系数的增加，燃料燃烧率逐渐变大，但即使过量空气系数增大至1.3，燃烧室出口仍有CO剩余，即少量燃料会随烟气流动到窑膛内燃尽.随着过量空气系数的增加，燃烧室出口平均温度先上升后下降.     

基于文丘里的预混气体多孔介质燃烧特性

多孔介质燃烧技术是一种新型的清洁燃烧技术,被广泛应用于预混燃烧领域。燃烧过程中,燃料与空气的预混非均匀性是影响预混气体燃烧特性的重要因素。结合工业预混领域应用广泛的文丘里混合器,采用预混不均匀度(spatial mixing deficiency, SMD)对经文丘里混合的CH₄/air预混气体的非均匀性进行评估。在入口速度为0.8 m/s,过量空气系数1.4条件下,研究了预混不均匀度SMD对多孔介质燃烧稳定性的影响。结果表明：SMD小于2.5%对多孔介质燃烧火焰的稳定性影响较小;随着SMD的增大,燃烧高温区域面积进一步变大,最高温度随着SMD的增加呈线性增加;稳燃范围随着SMD的增大逐渐减小。     

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℃.     

一种石灰窑煤气流量检测及在线补偿的新方法

研究了梅钢石灰窑供气系统不能准确检测煤气流量等实际问题和超声波流量计的计量特点,提出了一种基于WZ-2188超声波流量计和孔板流量计双重检测技术,实现煤气流量精确检测和煤气流量在线补偿的新方法。经过采用煤气流量双重检测和在线补偿技术对石灰窑供气系统的改造,减小了煤气流量检测的误差,提高了活性石灰的质量,为企业带来了较大的经济效益和社会效益。     

随机堆积床内甲烷/空气预混燃烧过程的数值模拟

通过离散元软件LIGGGHTS重现球体的重力堆积过程,建立三维随机堆积床几何模型.利用大涡方法结合双温度模型以及EBU-Arrhenius燃烧模型,模拟了甲烷/空气预混气体在堆积床内预混合燃烧过程.通过将模拟结果与实验数据对比验证了模型的有效性,在此基础上对随机堆积床内部的火焰分布结构、火焰面形状及温度分布规律等进行了分析.模拟结果表明:在燃烧后期,堆积床内的小球温度要高于同一高度上气体的温度,这体现了多孔介质良好的蓄热能力;壁面与轴线间的火焰面高度差远远小于无多孔介质的管内燃烧情况,表明随机堆积床可以通过分割火焰来提高燃烧的均匀性和稳定性.     

铁矿氧化球团回转窑三维温度场仿真模型

在分析烟气、窑壁和球团之间的传导、对流和辐射传热,煤粉的燃烧以及回转窑中球团的运动规律的基础上,应用轴向传热模型描述窑内烟气温度分布,应用横截面二维传热模型+轴向传热模型描述球团温度分布,建立回转窑三维温度场模型,开发三维温度场仿真系统,动态显示窑内烟气和球团的温度分布。研究结果表明:模型计算烟气温度命中率在90%以上。