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。     

球团竖炉内气流运动规律的实验研究

根据相似原理建立"导风墙-烘干床"式球团竖炉冷态模型实验台,根据实验数据绘制流网图,从而判断竖炉内气流分布状况,得到竖炉操作参数对炉内气流运动的影响规律:竖炉结构参数一定,流入风量比k决定着气流分布:当流入风量比等于临界风量比时,焙烧风和冷却风分别全部流入焙烧带和导风墙内,此时,竖炉处于临界工况;由临界工况开始增加焙烧风或减小冷却风,则开始有焙烧风下行进入导风墙,且k愈大,下行的焙烧风量愈大;由临界工况开始减小焙烧风或增加冷却风,则开始有冷却风上行进入焙烧带,且k愈小,上行的冷却风量愈大;上行冷却风和下行焙烧风中只有一种情况发生或均不发生·     

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.     

球团竖炉中炉料运动的研究

球团坚炉中的热工过程和物理化学过程都是在炉料下降过程中进行的,炉料的运动状态直接影响到竖炉中的气流分布、温度场以及物理化学过程的进行。本文阐述了竖炉中球团矿下降的条件和力学分析,介绍了在实验室的竖炉模型中进行竖炉中炉料运动研究的结果;介绍了球团矿在焙烧过程中的收缩率的测定结果;阐述了球团竖炉中炉料运动的规律。     

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.     

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·     

旋转填充床气相流场模拟与验证

为探索旋转填充床内的气相流场分布,本文对旋转床里的填料进行简化,建立了旋转床的二维物理模型。采用Fluent软件的标准k-ε模型模拟床内的气相流场,计算气体压降,并分析了气体在径向分布情况。结果表明：旋转填充床的压降主要集中在填料层内,压降随气体流量、转速的增加而增加,与实验数据相比,最大平均误差约22.6%;对于不同入口方式和内构件的旋转床,压降大小顺序为：切向入口>径向加挡板>径向加开孔挡板>径向入口,其中径向加挡板的旋转床内气体分布的均匀性较差。     

循环流化床中颗粒团浓度沿轴向的分布

循环流化床中存在分散固体颗粒的连续上升气相和相对紧密的颗粒团两部分．颗粒团聚物对气固两相流动、传热和反应等行为有重要影响．通过拟Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ动力学理论研究循环流化床中聚团流动的颗粒数份额沿轴向床高的分布,分析和讨论了气体表观流速、固体循环率等对聚团流动的颗粒数份额沿轴向分布的影响．所得结果可为深入研究循环流化床内气固传热传质和反应模型提供理论基础．