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.     

球团竖炉结构影响炉内气流分布的实验研究

根据相似原理建立了球团竖炉冷态模型实验台,依据实验数据绘制流网图,通过流网图判断炉内气流运动,从而得到竖炉结构参数对气流分布的影响规律·结果表明,结构参数中,导风墙宽、焙烧带宽、冷却带宽、焙烧带高、均热带高和冷却带高等是影响气流分布的主要因素,其中,导风墙宽增大,或焙烧带宽减小,或火口中心线上料层增高,则上行冷却风趋势减小,下行焙烧风趋势增大,临界流入风量比k 减小;反之,上行冷却风趋势增大,下行焙烧风趋势减小,k 增大;此外,焙烧带宽是影响气流分布均匀性的主要因素·此研究结果可指导竖炉的初始设计和生产参考,尤其供竖炉的计算机辅助设计参考·     

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     

球团竖炉结构参数影响炉内气体流动的数值模拟

运用气固填料床动力学理论建立了球团竖炉料层内气体流动的数学模型，确立了数学模型的边界条件.运用手编程模拟研究炉内气体流动的基本规律，进而探讨竖炉结构参数对炉内气体流动的影响.结果表明:结构参数中，导风墙宽度、焙烧带宽度以及预热焙烧带高度是影响炉内气体流动的主要因素.导风墙宽度和预热焙烧带高度的增加，以及焙烧带宽度的减小会导致冷却风上行趋势减小，焙烧风下行趋势增大.同时，导风墙宽度、预热焙烧带高度以及焙烧带宽度的改变也会导致竖炉内焙烧风与冷却风之比发生改变，即流入风量比发生改变，而流入风量比是决定炉内气体流动的最主要因素.     

球团竖炉内最佳气流分布的研究及其应用

针对“导风墙-烘干床”式球团竖炉的高效化，讨论竖炉某个利用系数下的“最佳”气流分布。研究结果表明，同时满足焙烧温度、焙烧带内的氧浓度和焙烧带内气流分布均匀性的气流分布，即为“最佳”气流分布，它由充足的焙烧和冷却风量以及适宜的气流分流来确定。     

全部流化状态下球团竖炉中的气流分布

本文论述了当导风墙下口存在全部流化状态时,球团竖炉中的气流分布。介绍了实验研究方法;阐述了不同冷却风量和燃烧废气量及不同导风墙结构时的气流分布形态;提出了进入导风墙的风量具有极限值的观点。     

操作参数对直接提钒焙烧竖炉热工特性的影响

以局部热力学非平衡模型为基础,建立钒钛磁铁矿直接提钒焙烧竖炉三维稳态气固传热模型,借助Fluent软件的UDF功能,将竖炉内的化学反应热以内热源的形式编译到能量方程中,并利用实验获得的料层压降公式修正动量方程源项中的黏性和惯性力项系数,开展竖炉操作参数对炉内热工行为的影响研究。研究结果表明:在生产可调范围内,随着球团当量直径的减小,在焙烧段内球团温度会随之升高,在冷却段内球团温度会随之降低,且竖炉保温段延长;对于产能为330 t/a的中试竖炉,其适宜的操作参数为:冷却空气流量544 m3/t,竖炉下部气固水当量比约0.95;焙烧风流量1 082 m3/t,焙烧风与冷却风配比2:1;球团当量直径46 mm。     

球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数值模拟

基于欧拉多相流模型,建立了球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数理模型,其中气相采用标准k-e湍流模型,固相采用颗粒动理学模型,化学反应采用氧化动力学模型.对不同工况下的焙烧过程进行三维数值模拟计算,探讨了不同操作参数对竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3产率的影响规律.结果表明,竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3的产率对入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量均存在最大需求值,分别为1 400 K,65.6 t/h,7.8×104 m3/h.达到最大需求值前,炉温和Fe2O3的产率均随入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量的增加而增加.超过最大需求值后,竖炉炉温随入炉烟温、冷却风量的增加而降低,随入炉烟气量的增加变化不大;Fe2O3的产率随入炉烟温、入炉烟气量的增加而降低,随冷却风量的增加而增加.     

球团竖炉内适宜焙烧风量的研究

研究了球团竖炉大型化和高效化的关键问题之一炉内适宜焙烧风量问题,即竖炉在某个产量下所需的焙烧风量.结合气固传热方程和热平衡方程,求得了竖炉在某个产量下所需的焙烧风量,并运用填料床阻力特性规律研究了如何能够将充足的焙烧风量鼓入球团料层这一问题.研究表明:当以磁铁矿为主要原料时,竖炉适宜的气固水当量比为0.71~0.72,当考虑焙烧风分布均匀性时,适宜的气固水当量比为0.75~0.80;扩大喷火口、优化燃烧室结构、侧引风重力除尘和改进传统的调节方式是保证炉内适宜气固水当量比的主要手段.     

钒钛磁铁矿焙烧竖炉操作参数对传热过程的影响

以年产量2×10⁴ t钒钛磁铁矿焙烧竖炉为研究对象,建立竖炉内三维稳态传热数理模型.通过UDF(user defined functions)将反应热以内热源形式编译到固相能量方程中,定义球团矿下移速度,以竖炉内的焙烧时间和温度为判断指标,研究操作参数对竖炉内传热过程的影响.结果表明:焙烧风流量、冷却风流量以及球团下移速度为3个主要影响因素,其中球团下移速度对传热过程的影响更明显.在球团直径为38mm,焙烧时间为4～6h,焙烧温度为1100～1200K的条件下,竖炉适宜的操作参数为:冷却风流量1210～1430m³/h;焙烧风流量3070～3670m³/h;球团下移速度0.258～0.290m/h.     

球团竖炉粉矿问题研究

以济钢球团竖炉为背景,将气固填料床理论和实验相结合,系统研究了炉内粉矿的成因、危害及控制手段·结果表明:竖炉粉矿量为干球与成品球团流量之差,其三种表现形式为爆裂粉矿、落下粉矿及碰撞粉矿,沉积粉矿循环造成炉内部分粉矿难以排除炉外;从干燥带到均热带,粉矿生成速率逐渐减小,粉矿生成总量逐渐增加,但在导风墙下沿处,由于沉积粉矿循环造成此处的粉矿总量骤然下降;炉内粉矿增加,降低了竖炉利用系数,增加了球团工序能耗;控制炉内粉矿的有效措施是实施炉内除尘,即将含尘气体从导风墙下沿引出,经过重力除尘后返回炉内以强化生球干燥·     

再论球团竖炉内最佳气流分布

在文献[6]中定义球团竖炉内“最佳”气流分布，界定其内涵，并提出了相应的实现途径，但途径的可行性和可控性不佳。基于此，在完善“最佳”气流分布定义和内涵的基础上，提出了一种新的理念：保证竖炉燃料热值，较大幅度地加大均热带高度，使焙烧风和冷却风各行其路，从而提高“最佳”气流分布的可行性和可控性．并提出了实施方法。     

环形燃烧室冷热态发散冷却性能的对比实验

针对燃烧室发散冷却性能的研究,设计了3头部扇段模型燃烧室进行冷热态对比实验.通过对模型环形燃烧室内外环面上的温度进行测量,讨论冷热态时综合冷却效率分布差异,并考察了冷却空气量与主流空气量之比对综合冷却效率的影响规律.结果表明:发散冷却在冷热态时的综合冷却性能差异显著,主要是由于燃烧反应的发生改变了燃烧室内流场和温度场,进而引起壁面热负荷变化;无论冷态还是热态,在旋流主流的作用下,内环面上的发散气膜相比于外环面更易吹离壁面.随着无量纲流量比的增加,面积平均综合冷却效率均随之增加,但增加幅度逐渐降低.     

液体初始分散对逆流旋转床内传质影响的研究

探讨液体的初始分布对逆流旋转填充床流体力学特性和传质的影响。在逆流旋转填充床内，用水吸收空气中的氨，通过使用五种不同的液体分布器，研究操作条件(转速、气量、液量)对逆流旋转填充床气相压降和传质的影响。在相同操作条件下，不同液体分布器对旋转床气相压降影响表现为，旋转床气相压降随转速、气量的增加而增大，随液量的增大而减小，不同分布器对传质的影响不明显。气相总传质系数K_ya随转速、气量、液量的增加而增大；旋转床内的传质主要发生在填料层内，从分布器到填料空腔内的传质约占整个旋转床内传质的10%以下。     

连铸方坯热应力模型的研究及应用

为了减少不恰当连铸二冷操作导致的铸坯内部裂纹等缺陷,在凝固传热模型验证的基础上建立了方坯二维弹塑性应力模型.通过此模型计算了水量优化前后铸坯应力分布情况,获得了铸坯在二冷区的应力分布规律.分析了影响连铸坯内部裂纹的因素,提出预防热裂纹产生的措施,为研究二冷对铸坯质量的影响提供了理论基础,并为优化二冷水量改善铸坯质量提供了依据.