【摘要】：燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)的重要工序之一,2016年我國燒結(jié)礦產(chǎn)量達(dá)到12.8億噸,燒結(jié)點(diǎn)火爐對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量和產(chǎn)量具有重大影響。在燒結(jié)過程中,由于點(diǎn)火燒嘴結(jié)構(gòu)存在缺陷,工況適應(yīng)性較差,所以當(dāng)空、煤氣壓力波動(dòng)時(shí)就存在火焰長度波動(dòng)、燒結(jié)料面高溫區(qū)不集中、燃料燃燒不完全甚至脫火等問題,引起點(diǎn)火爐能耗升高;而要控制火焰長度和料面溫度水平、提高煤氣燃燒效率,必須合理控制爐膛負(fù)壓水平和燒嘴入口壓力水平;在燒結(jié)點(diǎn)火爐中,旋流燒嘴在微負(fù)壓環(huán)境下工作,火焰直接沖擊料層表面加熱;燒結(jié)工藝和燒嘴運(yùn)行工況決定了燒結(jié)用旋流燒嘴與其他旋流燒嘴差別很大,因此本文將在前人研究成果的基礎(chǔ)上,對(duì)旋流燒嘴在燒結(jié)點(diǎn)火爐中的流動(dòng)和燃燒特征進(jìn)行研究。本文首先對(duì)旋流燒嘴在點(diǎn)火爐中的流動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,搭建與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)燒嘴模型為1:1比例的雙旋流燒嘴冷態(tài)試驗(yàn)臺(tái),采用PIV(粒子圖像測(cè)速方法)來測(cè)量雙旋流燒嘴的冷態(tài)流場(chǎng)分布特征,測(cè)量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果中的局部流場(chǎng)速度值與流場(chǎng)分布位置基本一致,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性;分析了燃燒器的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)特征以及燃燒器參數(shù)對(duì)CO未燃率和料層表面溫度的影響規(guī)律;然后開展了鈍體結(jié)構(gòu)對(duì)燒嘴火焰穩(wěn)定性影響的研究,建立熱流固耦合模型,采用響應(yīng)面方法分析了燒嘴燃燒特性對(duì)爐膛耐火磚熱沖擊性的影響規(guī)律;最后加工制作相應(yīng)的雙旋流燃燒器,安裝在工業(yè)點(diǎn)火爐上運(yùn)行,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)熱工測(cè)試,燒結(jié)料面溫度水平從1088℃提高到1202℃,分析兩個(gè)月運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示,燃耗降低近15%。本文主要結(jié)論如下:(1)單旋流套筒式燒嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)都對(duì)其燃燒特性有一定的影響,燒結(jié)料面溫度水平維持在1050℃附近,CO未燃率維持在23.8%附近,不利于燒結(jié)工藝生產(chǎn)和節(jié)能減排的要求;(2)在同等工況下,相比于單旋流燒嘴,雙旋流燒嘴在料面溫度水平和CO未燃率方面都有比較好的表現(xiàn),雙旋流燒嘴穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),料面溫度水平維持在1200℃附近,CO未燃率維持在5%附近,顯著降低了燒結(jié)點(diǎn)火能耗;(3)PIV測(cè)量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本保持一致,實(shí)驗(yàn)過程中求得切向速度平均相對(duì)誤差為5.38%,最大相對(duì)誤差6.5%。(4)雙旋流燒嘴加裝“一”字形鈍體后,在鈍體左右兩側(cè)形成了穩(wěn)定的點(diǎn)火源,點(diǎn)火溫度高達(dá)1050℃,提高燒嘴燃燒效率至93%,降低了點(diǎn)火能耗;(5)帶有喇叭口的矩形耐火磚最大應(yīng)變對(duì)稱分布在耐火磚喇叭口末端位置,最大應(yīng)變?yōu)?.22%。(6)將帶有“一”字形鈍體的雙旋流燒嘴安裝在工業(yè)點(diǎn)火爐上運(yùn)行,并進(jìn)行了熱工測(cè)試,燒結(jié)料面溫度水平從1088℃提高到1202℃,測(cè)試結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果相對(duì)誤差約為3.4%;分析近兩個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)相比傳統(tǒng)單旋流燒嘴,加裝“一”字形鈍體的雙旋流燒嘴降低燃耗近15%,并且徹底解決了燃燒脫火問題。
【圖文】：

第一章 緒論流燒嘴成為點(diǎn)火爐燒嘴發(fā)展的主要方向。與傳爐與雙旋流點(diǎn)火燒嘴后，煤氣單耗降低 30％以噸礦。燃空氣能的有效措施之一是合理利用煙氣余熱，在點(diǎn)以回收燒結(jié)礦料面輻射熱；在大煙道設(shè)置內(nèi)置溫?zé)煔狻Y(jié)機(jī)風(fēng)箱煙氣等的余熱，來預(yù)熱助燃燃燒溫度，降低點(diǎn)火煤氣單耗。如果將助燃空 28％的高爐煤氣。國內(nèi)產(chǎn)能 500 萬噸以上的大回收燒結(jié)工序的余熱，燒結(jié)工序能耗降低 5～

火爐高溫?zé)煔狻Y(jié)機(jī)風(fēng)箱煙氣等的余熱，來預(yù)熱助燃風(fēng)或者1-4），提高燃燒溫度，降低點(diǎn)火煤氣單耗。如果將助燃空氣預(yù)熱到以節(jié)約 28％的高爐煤氣。國內(nèi)產(chǎn)能 500 萬噸以上的大型鋼鐵熱鍋爐回收燒結(jié)工序的余熱，，燒結(jié)工序能耗降低 5～7kgce/噸圖 1-3 燒結(jié)工藝能耗比例
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF046.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 曹繼禮;李連海;聞一帆;胡亞濤;;萊鋼265m~2燒結(jié)機(jī)節(jié)能降耗實(shí)踐[J];冶金能源;2013年04期

2 李德波;沈躍良;徐齊勝;溫智勇;樊建人;羅坤;岑可法;;運(yùn)用燃燒數(shù)值模擬分析某臺(tái)660MW超臨界鍋爐旋流燃燒器噴口燒損事故[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年16期

3 齊玉珍;孟建榮;徐海芳;李曉云;;降低燒結(jié)工序能耗的生產(chǎn)實(shí)踐[J];河北冶金;2013年04期

4 陳海軍;;燒結(jié)礦能耗研究[J];黑龍江冶金;2013年02期

5 許妍霞;唐波;宋興福;李樹民;孫澤;于建國;;水力旋流器內(nèi)部流場(chǎng)模擬分析與PIV驗(yàn)證[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

6 鄧幫林;劉敬平;楊靖;趙智超;付建勤;;某缸蓋熱機(jī)疲勞分析[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年02期

7 張安強(qiáng);馮妍卉;張欣欣;金珂;張長青;王明登;徐妍;;焦?fàn)t燃燒室-炭化室熱過程數(shù)值模擬及解耦算法[J];化工學(xué)報(bào);2012年02期

8 任煜;;武鋼三燒降低燒結(jié)礦成本的實(shí)踐[J];燒結(jié)球團(tuán);2011年01期

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1 施毓東;卓堅(jiān);湯仲純;;燒結(jié)余熱回收系統(tǒng)在沙鋼的應(yīng)用[A];2013年全國冶金能源環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)會(huì)論文集[C];2013年

2 陳曦;鄭洪濤;潘剛;劉倩;張智博;;旋流燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬與PIV測(cè)量結(jié)果對(duì)比研究[A];高等學(xué)校工程熱物理第十九屆全國學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

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1 劉杰才;雙級(jí)旋流器結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒室燃燒性能影響規(guī)律研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

2 劉鎮(zhèn)劍;旋流燃燒特性的數(shù)值計(jì)算與分析[D];清華大學(xué);2015年

3 徐震;IGCC低旋流燃燒器冷態(tài)流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究[D];大連海事大學(xué);2015年

4 李文琦;優(yōu)化燒結(jié)料層透氣性和溫度場(chǎng)的研究[D];中南大學(xué);2012年

5 成勝軍;雙級(jí)渦流器出口流場(chǎng)的PIV試驗(yàn)研究[D];湖南大學(xué);2011年

6 力杰;燒結(jié)余熱豎罐式回收過程傳熱數(shù)值計(jì)算[D];東北大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2619780