【摘要】：含碳球團轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝是目前處理冶金粉塵較為合理的技術(shù),而干燥是球團進入轉(zhuǎn)底爐還原前必不可少的環(huán)節(jié),球團的干燥過程直接影響球團的質(zhì)量和產(chǎn)量,同時,干燥過程是球團生產(chǎn)的主要耗能環(huán)節(jié),因此,改善球團的干燥過程有利于實現(xiàn)球團生產(chǎn)過程的節(jié)能降耗,提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。本文采用實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,研究球團干燥特性及鏈式烘干機干燥工藝的影響因素,對球團鏈式烘干機的設計、調(diào)試及生產(chǎn)均具有實際意義。以某廠冶金粉塵灰含碳球團為研究對象,建立單個含碳球團干燥過程數(shù)學模型。在模型中考慮了球團干燥過程中傳熱、傳質(zhì)、孔隙率和物性參數(shù)的變化,并搭建了含碳球團干燥實驗平臺,實驗中測定了含碳球團的失重變化,實驗結(jié)果和模型計算吻合較好,說明建立的單球模型是可靠的。計算結(jié)果表明:球團干燥特性表現(xiàn)為:球團干燥過程主要分為升速干燥和降速干燥兩個階段,沒有出現(xiàn)恒速干燥階段,且升速干燥階段較短。同時分析了風溫、風速、球團含濕量、球團直徑等對球團干燥的影響,發(fā)現(xiàn)風溫、風速對于球團的干燥影響較大,風溫越高,球團干燥速率越大,干燥時間越短,風溫由150℃提高到250℃,干燥時間縮短近一半,風溫在200℃以上,風速超過1m/s時,球團干燥效果較好;而球團直徑和濕含量雖然也影響干燥過程,但效果不明顯。因此,實際干燥過程一般通過調(diào)節(jié)風速和風溫來縮短干燥時間,提高干燥效率。以單個含碳球團干燥數(shù)學模型為基礎,建立了鏈式烘干機干燥過程的多料層數(shù)學模型。在模型中不僅考慮了含碳球團干燥過程的傳熱、傳質(zhì)、孔隙率和物性參數(shù)的變化,還考慮了機速以及球團層之間水分的凝結(jié)、熱量的耗散等因素�？刂品匠痰碾x散采用隱式差分法,離散方程的求解采用交替方向隱式算法,并利用球團廠提供的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對模型進行了驗證,結(jié)果表明:各段中模擬值與生產(chǎn)檢測值之間的最大誤差不超過10%,說明模型適用于生產(chǎn)實際。對鏈式烘干機模型求解表明:鼓風段中,料層溫度隨著其高度的增加而減小,濕度則隨著高度的減小而逐漸減小;抽風段中,料層溫度隨高度的增加而增大,濕度則隨著料層高度的增加而逐漸減小,至抽風段結(jié)束時,基本完成了干燥的任務。并對干燥過程的風溫、風速以及鏈式烘干機篦床移動速度等參數(shù)進行了優(yōu)化,優(yōu)化后鼓風段的球團溫度與優(yōu)化前較為接近,而抽風段球團溫度升高53K,干燥速率提高了12.5%。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF046.6
【圖文】：

這一過程分為三個階段，如圖1.2 所示。第Ⅰ階段，當含有大量水分的球團與干燥介質(zhì)接觸時，介質(zhì)通過球團表面的邊界層把熱傳遞給球團，球團表面溫度上升，球團內(nèi)水分蒸發(fā)，蒸發(fā)速率隨表面溫度升高而加快。熱量轉(zhuǎn)移與水分蒸發(fā)達到平衡時，球團表面溫度保持定值。第Ⅱ階段。干燥的水分在球團表面均勻蒸發(fā)，球團內(nèi)部水分在毛細力作用下向球團表面擴散，這一階段的干燥速度保持不變。第Ⅲ階段，當球團表面的干燥速度大于球團內(nèi)部水分向外擴散的速度時，干燥前沿(蒸發(fā)面)便向球團內(nèi)部遷移。這時產(chǎn)生的水蒸氣要穿過干燥的毛細孔才能逃到球團表面。因此隨干燥前沿的向內(nèi)推移，這一階段的干燥速度不斷下降，直到毛細水蒸發(fā)完畢。當球團的濕含量下降到平衡水分時，干燥過程結(jié)束。圖 1.2 干燥速率曲線[23]Fig. 1.2 The drying rate curve球團在干燥過程受表面氣化和內(nèi)部擴散控制，球團的干燥速度往往受較慢的速度所控制。表面汽化控制是指干燥時，水分在球團表面蒸發(fā)的同時，球團內(nèi)部的水分能迅速地擴散到球團表面，使表面保持潮濕，干燥速度就取決于球團表面上水分汽化的速度。在表面汽化控制階段，干燥介質(zhì)的熱量通過球團表面邊界層傳導給球團，蒸發(fā)的水蒸汽透過邊界層到達干燥介質(zhì)中，只要球團表面保持足夠的潮濕，蒸發(fā)的速度就可按一般的水面汽化計算。這時干燥速度只受干燥介質(zhì)的溫度、流速以及球團濕含量的影響，而與物料本身無關(guān)[39]。內(nèi)部擴散就是球團中的水分通過擴散滲透作用和毛細管作用，由球團內(nèi)部遷移到球團表面。所謂內(nèi)部擴散控制是指干燥時，內(nèi)部擴散速度較表面汽化速度小，干燥速度由內(nèi)部擴散速度所決定，球團表面水分蒸發(fā)后，內(nèi)部水分不能及時到達球團表面，表面出現(xiàn)干殼，蒸發(fā)面移向球團內(nèi)部。干燥速度受物料

1 緒 論干燥時間較長，在整個干燥過程中工藝操作條件(如干燥介質(zhì)流速、溫度及濕度等)能保持恒定的場合。鏈式烘干機由若干個相互獨立的干燥室構(gòu)成，每個干燥室是一個獨立控制的加熱箱體，在生產(chǎn)中通過對每個單元的干燥室進行控制，從而使整個干燥過程處于一個穩(wěn)定的工作狀態(tài)，在工業(yè)生產(chǎn)中為提高生產(chǎn)效率一般采用厚料層操作，其料層厚度一般在 150~200mm，而在生產(chǎn)中，一般通過從上而下抽風操作進行干燥，在抽風時，由于料層較高，抽風操作會造成下層料水分增加，使料層過濕，在干燥時，會導致球團粉化嚴重，甚至嚴重時會造成料層塌陷，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，一般在抽風干燥段前加上一段鼓風干燥，對下層球團水分進行預干燥，從而減少料層粉化。本文以某廠鏈式烘干機為原型進行建模分析，其中機寬 2.4 米，長 28.9米(有效長度 24 米)，其中鼓風干燥段 9m，抽風干燥段 15m，料層高度 200mm。

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本文編號：2738404