高爐煤氣作為高爐冶煉的能源副產(chǎn)品,因其低熱值和低利用率等特點(diǎn)使得高爐煤氣的循環(huán)利用成為高爐節(jié)能降耗的突破點(diǎn)。高爐噴吹煤粉是現(xiàn)代高爐為了調(diào)節(jié)高爐爐況所采用的重要手段,如果將高爐煤氣通過氣體分離膜進(jìn)行篩分處理,獲得可燃成分較高的氣體,并使其作為煤粉噴吹的載氣進(jìn)入高爐,就能實(shí)現(xiàn)高爐煤氣的二次利用。數(shù)值模擬是研究高爐內(nèi)部反應(yīng)常用的方法,通過數(shù)值模擬可對高爐煤氣的二次利用進(jìn)行理論研究。本文選擇經(jīng)過氧化石墨烯/碳納米管分子篩膜篩分后的高爐煤氣作為高爐煤粉噴吹（PCI）的載氣和碳基燃料,通過構(gòu)建高爐爐腹模型,建立高爐煤粉噴吹的數(shù)學(xué)模型,使用Fluent軟件對經(jīng)過膜分離的高爐煤氣在高爐冶煉中的二次利用進(jìn)行了數(shù)值模擬,并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:將經(jīng)膜分離的高爐煤氣作為煤粉載氣用于高爐噴吹時,氣-固相流動分為高速氣體噴吹和低速氣體再循環(huán),爐內(nèi)氣體的流速明顯增大,提供較大的動能,這有利于吹透死料堆;并且相比單獨(dú)噴吹煤粉和普通高爐煤氣為煤粉載氣噴吹,經(jīng)膜分離的高爐煤氣作為煤粉載氣形成的高溫區(qū)更靠近高爐中心,煤粉顆粒的運(yùn)動軌跡更靠近死料區(qū);篩分后的高爐煤氣對煤粉燃燒的促進(jìn)作用更加顯著,煤粉的... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高爐總布置圖

工程碩士學(xué)位論文3（3）煤氣凈化系統(tǒng)。主要用于除去煤氣中含有的大量粉塵顆粒。爐頂煤氣通過上升管和下降管排出高爐，經(jīng)凈化系統(tǒng)除去粉塵顆粒并將煤氣降溫。（4）出鐵常鐵水和熔渣在爐缸匯集，通過鐵口進(jìn)入出鐵場，然后進(jìn)入運(yùn)輸罐。（5）渣�；b置。對熔渣進(jìn)行�；幚�，用于其它生產(chǎn)。1.2.2高爐及爐內(nèi)料層結(jié)構(gòu)高爐本體是高爐冶煉過程中的主要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，從上到下依次分為：1）爐喉，爐料表面所處位置。2）爐身，鐵礦被加熱以及還原反應(yīng)開始的區(qū)域。3）爐腰及爐腹，還原完成，鐵礦熔化。4）爐缸，熔化的物料在此聚集并經(jīng)由鐵口排出。圖1.2高爐內(nèi)區(qū)域劃分在高爐冶煉過程中，鐵礦和焦炭分別從高爐爐頂以層狀交替填充進(jìn)入高爐，由此向下形成更多的料層，這種層狀結(jié)構(gòu)貫穿高爐，直到滴落帶含鐵爐料熔化。在運(yùn)行的高爐內(nèi)部，任何時刻從上到下的料層結(jié)構(gòu)都可分為：1）鐵礦層和焦炭層。2）軟熔帶，鐵礦開始軟化及熔化的區(qū)域。

經(jīng)膜分離的高爐煤氣應(yīng)用于高爐煤粉噴吹的數(shù)值模擬43）滴落帶，只有焦炭和液態(tài)渣鐵的區(qū)域，又稱為“活躍焦炭帶”。4）死料區(qū)，在爐缸的穩(wěn)定焦炭堆，向上擴(kuò)展到爐腹，也稱為“不活躍焦炭帶”。1.2.3高爐反應(yīng)驅(qū)動力高爐除了從爐頂進(jìn)行焦炭和鐵礦的輸入，還要從高爐爐腹的風(fēng)口進(jìn)行熱風(fēng)和碳基燃料的輸入。高爐風(fēng)口數(shù)量根據(jù)高爐爐容大小從12個到42個不等，預(yù)熱空氣（1000~1300℃）使焦炭和其它通過風(fēng)口噴吹進(jìn)入高爐的碳基物料得到氣化，這些碳基物料主要有煤粉、重油或是天然氣。在這一過程中風(fēng)口前端焦炭被消耗，由此產(chǎn)生了空間。這使得高溫煤氣在高爐內(nèi)部上升，加熱熔化鐵礦，產(chǎn)生空隙，鐵水爐料向下運(yùn)動，由此開始高爐的冶煉過程。在這一過程中高爐內(nèi)的驅(qū)動力如圖1.3所示。圖1.3高爐冶煉驅(qū)動力1.3高爐噴煤技術(shù)概況1.3.1高爐噴煤的發(fā)展現(xiàn)代高爐生產(chǎn)需要根據(jù)實(shí)際冶煉來調(diào)節(jié)高爐爐況，以保證高爐的順行和高效，其中噴吹碳基燃料是所采用的重要手段之一。噴吹的碳基燃料包括煤粉、重油、天然氣等。其中，煤粉噴吹（PCI）在高爐冶煉中是使用較為普遍的技術(shù)。在過去幾十年內(nèi)，高爐煤粉噴吹技術(shù)取得了明顯的進(jìn)步和發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中得到了不斷地推廣。煤粉噴吹技術(shù)是將煤粉通過噴槍送入吹管，與吹管中的氣體通過風(fēng)口噴吹進(jìn)入滾道燃燒，提供高爐冶煉所需要的部分能量，同時起到供熱、

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3570153