【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)量達到12.8億噸,燒結(jié)點火爐對燒結(jié)礦質(zhì)量和產(chǎn)量具有重大影響。在燒結(jié)過程中,由于點火燒嘴結(jié)構(gòu)存在缺陷,工況適應(yīng)性較差,所以當空、煤氣壓力波動時就存在火焰長度波動、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壓水平和燒嘴入口壓力水平;在燒結(jié)點火爐中,旋流燒嘴在微負壓環(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,對旋流燒嘴在燒結(jié)點火爐中的流動和燃燒特征進行研究。本文首先對旋流燒嘴在點火爐中的流動特性進行了實驗和數(shù)值模擬研究,搭建與生產(chǎn)現(xiàn)場燒嘴模型為1:1比例的雙旋流燒嘴冷態(tài)試驗臺,采用PIV(粒子圖像測速方法)來測量雙旋流燒嘴的冷態(tài)流場分布特征,測量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果中的局部流場速度值與流場分布位置基本一致,驗證了數(shù)值模擬的準確性;分析了燃燒器的流場、溫度場特征以及燃燒器參數(shù)對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)點火爐上運行,進行現(xiàn)場熱工測試,燒結(jié)料面溫度水平從1088℃提高到1202℃,分析兩個月運行數(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)定運行時,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)點火能耗;(3)PIV測量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本保持一致,實驗過程中求得切向速度平均相對誤差為5.38%,最大相對誤差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)定的點火源,點火溫度高達1050℃,提高燒嘴燃燒效率至93%,降低了點火能耗;(5)帶有喇叭口的矩形耐火磚最大應(yīng)變對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)點火爐上運行,并進行了熱工測試,燒結(jié)料面溫度水平從1088℃提高到1202℃,測試結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果相對誤差約為3.4%;分析近兩個月的運行數(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 緒論流燒嘴成為點火爐燒嘴發(fā)展的主要方向。與傳爐與雙旋流點火燒嘴后，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，在點以回收燒結(jié)礦料面輻射熱；在大煙道設(shè)置內(nèi)置溫煙氣、燒結(jié)機風(fēng)箱煙氣等的余熱，來預(yù)熱助燃燃燒溫度，降低點火煤氣單耗。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～

火爐高溫煙氣、燒結(jié)機風(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TF046.4

【參考文獻】

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本文編號：2619780