【摘要】：鋼鐵是典型長流程高耗能和高排放工業(yè),鐵前三大工序燒結、焦化、高爐總能耗占比高,余熱資源體量大,節(jié)能潛力巨大。鋼鐵燒結工序能耗僅次于煉鐵,鋼鐵燒結礦環(huán)冷和帶冷兩種典型傳統(tǒng)冷卻,漏風高,返料率大,冷卻質(zhì)量差,入口礦料溫度高達1000℃,但廢氣均溫僅200℃,余熱難以高效利用,高效回收燒結顯熱是燒結節(jié)能和鋼鐵節(jié)能關鍵。將爐窯概念耦合燒結冷卻實現(xiàn)高溫燒結礦顯熱高效置換獲取高品質(zhì)余熱煙氣用于發(fā)電,鋼鐵燒結礦爐冷發(fā)電關鍵在于高效換熱理論與裝置,論文針對燒結礦爐式空腔高溫粒料氣固逆流冷卻換熱開展研究,構建空腔高溫粒料氣固逆流冷卻裝置,數(shù)值研究氣料比、冷卻段高度、冷卻段內(nèi)徑等不同參數(shù)對冷卻裝置內(nèi)氣固換熱特性影響,獲得了相關變化規(guī)律,為開發(fā)設計應用于燒結余熱高效回收利用裝置提供理論支持�？涨桓邷亓Ａ蠚夤棠媪骼鋮s裝置設計。通過對冷卻裝置內(nèi)氣固傳熱分析,在燒結礦與冷卻風氣固水當量相等的前提下,結合對流傳熱、導熱及熱平衡方程,構建了用于空腔高溫粒料氣固逆流冷卻裝置設計計算的數(shù)學模型,通過對冷卻裝置的處理量、燒結礦進出口溫度及冷卻風入口溫度進行預設,設計了燒結礦處理量為200t/h的空腔高溫粒料氣固逆流冷卻換熱裝置。空腔高溫粒料氣固逆流冷卻裝置數(shù)值研究方法。通過對設計的冷卻裝置建立三維幾何模型,采用CFD商用軟件FLUENT 14.0對冷卻裝置內(nèi)高溫燒結礦顆粒與冷卻風之間的氣固逆流換熱進行模擬研究,其中湍流模型選用標準κ-ε模型,能量方程選用局部非熱力學平衡雙能量方程。研究結果表明:所設計的布風裝置可以實現(xiàn)空腔高溫粒料氣固逆流冷卻裝置內(nèi)冷卻風分布均勻性,能較好實現(xiàn)冷卻裝置內(nèi)燒結礦均勻冷卻。與熱力計算結果相比,數(shù)值模擬結果與其相差19℃,吻合良好�？涨桓邷亓Ａ蠚夤棠媪骼鋮s換熱規(guī)律研究。通過對氣料比在900~1300 m~3/t,冷卻段高度4~8 m,冷卻段內(nèi)徑2.5~4 m,冷卻風入口溫度353~393 K的參數(shù)下冷卻裝置內(nèi)氣固傳熱影響進行模擬研究,得到了空腔高溫粒料氣固逆流換熱規(guī)律,研究結果表明:氣料比及冷卻段高度對空腔內(nèi)高溫粒料氣固逆流冷卻換熱影響較大;在燒結礦處理量一定時,隨著氣料比的增加,燒結礦出口溫度及冷卻風出口溫度均有所降低,主換熱區(qū)域上移,冷卻段下半部換熱區(qū)氣固間換熱量減小,料層壓力增大;在燒結礦處理量一定、氣料比一定時,冷卻段高度越高,燒結礦出口溫度越低,冷卻風出口溫度逐漸增大并最終趨于平緩;冷卻段內(nèi)徑及冷卻風入口溫度對冷卻裝置內(nèi)氣固逆流換熱影響較小,在初始參數(shù)范圍內(nèi),冷卻段內(nèi)徑平均每提升0.5m,冷卻風出口溫度降低6℃。入口風溫每提升10℃,冷卻風溫提高3.5℃。空腔高溫粒料氣固逆流冷換熱熱力學分析。通過對模擬結果展開熱力學分析,得到適用于實際生產(chǎn)中冷卻裝置的結構參數(shù)和運行參數(shù)。研究結果表明:隨著氣料比的增大,燒結礦攜帶熱量降低,冷卻風攜帶的?值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;隨著冷卻段高度的增加,燒結礦攜帶熱量降低,冷卻風攜帶?值增加,但當冷卻段高度足夠高時,繼續(xù)增加冷卻段高度對冷卻風?值影響減小;減小冷卻段內(nèi)徑及增加冷卻風入口溫度均能使冷卻風攜帶熱量增大,?值增加,但其影響幅度較小。搭建燒結礦處理量為200t/h的冷卻裝置建議采用冷卻段高度為5m,氣料比在1100~1200m~3/t之間,冷卻段內(nèi)徑為3m,入口風溫為100℃。
【學位授予單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TF046.4
【圖文】：

1 緒論低煤氣和固體燃料的消耗�，F(xiàn)在也有部分小型的燒結企業(yè)考慮三四段的冷卻廢低和成本的原因選擇了直接放散。燒結礦經(jīng)過前四段冷卻后到第五段溫度約℃。此段冷卻廢氣的溫度和品質(zhì)都比較低，考慮到了成本和經(jīng)濟效益大多數(shù)的段的冷卻廢氣采取直接放散。在中國以及國外這種環(huán)式冷卻機還依然普遍在燒使用。

3圖1-3鼓風式環(huán)冷機蓖板Fig.1.3 The comb board of Blast type ring cooler十年的發(fā)展，鼓風式環(huán)冷機在結構和技術上做了很多的改進，包氣第三第四段的來做助燃空氣，或者預熱物料，但是目前我國大環(huán)冷機對燒結礦顯熱的回收率依然比較低，約為 29.8%[11]。這是所帶來的不可避免的缺陷，如：

【參考文獻】

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1 吳利樂;鄭源;王愛華;任巖;;可再生能源綜合利用的研究現(xiàn)狀與展望[J];華北水利水電大學學報(自然科學版);2015年03期

2 馮軍勝;董輝;李明明;蔡九菊;;燒結余熱回收豎罐內(nèi)固定床層的阻力特性[J];中南大學學報(自然科學版);2014年08期

3 劉斌;馮妍卉;姜澤毅;張欣欣;;燒結床層的熱質(zhì)分析[J];化工學報;2012年05期

4 董輝;趙勇;蔡九菊;周節(jié)旺;馬光宇;;燒結-冷卻系統(tǒng)的漏風問題[J];鋼鐵;2012年01期

5 董輝;林賀勇;張浩浩;蔡九菊;徐春柏;周節(jié)旺;;燒結熱工測試與分析[J];鋼鐵;2011年11期

6 蔡九菊;董輝;杜濤;徐春柏;周節(jié)旺;林科;;燒結過程余熱資源分級回收與梯級利用研究[J];鋼鐵;2011年04期

7 連紅奎;李艷;束光陽子;顧春偉;;我國工業(yè)余熱回收利用技術綜述[J];節(jié)能技術;2011年02期

8 董輝;郭寧;楊柳青;蔡九菊;;燒結余熱利用中燒結混合料干燥過程實驗研究[J];東北大學學報(自然科學版);2010年04期

9 王麗;陳寶明;;導熱壁面對三角形多孔腔體內(nèi)自然對流的影響[J];山東建筑大學學報;2009年06期

10 蔡九菊;;中國鋼鐵工業(yè)能源資源節(jié)約技術及其發(fā)展趨勢[J];世界鋼鐵;2009年04期

本文編號：2724410