鋼鐵行業(yè)是一個高消耗、高污染行業(yè),鋼鐵生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的冶金粉塵是主要的污染源之一。冶金粉塵中含有鐵、碳、鋅等元素,具有回收利用價值。目前,回收冶金粉塵中有價元素的主要方法是將粉塵收集后返回?zé)Y(jié)工藝,制成燒結(jié)礦,作為高爐煉鐵的原料,回收粉塵中的鐵、碳元素。但是由于粉塵中的鋅易揮發(fā),會在高爐中循環(huán)富集,影響高爐操作,降低高爐壽命。因此,只有少量低鋅粉塵能采取這種方法處理,大量的粉塵由于得不到有效處理,只能采取堆放或者填埋處置。這樣的處置方式不僅占用了大量的土地面積,而且還會帶來一系列環(huán)境問題。隨著環(huán)保政策的日益嚴(yán)格,尋找一種適合處理鋼鐵行業(yè)冶金粉塵的工藝變得越來越迫切。轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝在處理冶金粉塵方面有諸多優(yōu)點,不僅可以有效回收粉塵中的鐵、碳、鋅資源,而且該工藝可靠性高、易于操作和維護(hù)、工藝靈活、二次污染小、投資省,得到國內(nèi)外鋼鐵行業(yè)的廣泛關(guān)注。轉(zhuǎn)底爐的工作過程十分復(fù)雜,涉及到爐底含碳球團(tuán)的直接還原、爐內(nèi)煙氣的流動、傳熱傳質(zhì)、煤氣的燃燒等,目前對該工藝的研究還不是很充分,進(jìn)一步開展相關(guān)的研究工作對鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文采用數(shù)值模擬手段,通過建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型來系統(tǒng)研究轉(zhuǎn)底...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
符號清單
1 引言
2 文獻(xiàn)綜述
    2.1 鋼鐵廠冶金粉塵的特點及處理工藝
        2.1.1 冶金粉塵的特點
        2.1.2 冶金粉塵處理工藝
    2.2 轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝
        2.2.1 直接還原工藝簡介
        2.2.2 轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝的發(fā)展
    2.3 含碳球團(tuán)直接還原理論研究
        2.3.1 鐵氧化物還原理論研究
        2.3.2 氧化鋅還原理論研究
        2.3.3 含碳球團(tuán)直接還原機(jī)理研究
    2.4 含碳球團(tuán)直接還原過程數(shù)學(xué)模型研究
    2.5 主要研究內(nèi)容
    2.6 本章小結(jié)
3 單個含碳球團(tuán)直接還原過程數(shù)學(xué)模型研究
    3.1 含碳球團(tuán)直接還原過程概述
    3.2 物理模型及簡化假設(shè)
    3.3 控制方程及定解條件
        3.3.1 控制方程
        3.3.2 定解條件
    3.4 模型中主要參數(shù)的確定
        3.4.1 物性參數(shù)
        3.4.2 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)
    3.5 數(shù)學(xué)模型的求解
        3.5.1 計算區(qū)域的離散
        3.5.2 控制方程的離散
        3.5.3 數(shù)值求解方法
        3.5.4 計算流程框圖
    3.6 含碳球團(tuán)直接還原實驗及模型驗證
        3.6.1 實驗原料
        3.6.2 實驗設(shè)備及方法
        3.6.3 模型的驗證
    3.7 計算結(jié)果及討論
        3.7.1 球團(tuán)還原過程中溫度的變化
        3.7.2 球團(tuán)還原過程中固相組分濃度的變化
        3.7.3 球團(tuán)直徑對球團(tuán)直接還原的影響
        3.7.4 碳氧比對球團(tuán)直接還原的影響
        3.7.5 含碳球團(tuán)直接還原工藝參數(shù)優(yōu)化
    3.8 本章小結(jié)
4 料層直接還原過程數(shù)學(xué)模型研究
    4.1 料層直接還原過程數(shù)學(xué)模型概述
    4.2 數(shù)學(xué)模型的建立
        4.2.1 物理模型及簡化假設(shè)
        4.2.2 控制方程
        4.2.3 定解條件
    4.3 數(shù)學(xué)模型的求解
        4.3.1 計算區(qū)域的離散
        4.3.2 控制方程的離散
        4.3.3 數(shù)值求解方法
        4.3.4 計算流程框圖
    4.4 計算結(jié)果及討論
        4.4.1 球團(tuán)排列方式對料層直接還原的影響
        4.4.2 爐膛溫度對料層直接還原的影響
        4.4.3 料層厚度對料層直接還原的影響
    4.5 小章小結(jié)
5 轉(zhuǎn)底爐內(nèi)冶金粉塵含碳球團(tuán)直接還原過程耦合數(shù)學(xué)模型研究
    5.1 耦合數(shù)學(xué)模型概述
    5.2 爐膛傳熱傳質(zhì)及燃燒過程子模型的建立
        5.2.1 物理模型及簡化假設(shè)
        5.2.2 網(wǎng)格劃分
        5.2.3 控制方程
        5.2.4 邊界條件
        5.2.5 數(shù)值求解方法
    5.3 耦合數(shù)學(xué)模型的驗
    5.4 耦合模型計算結(jié)果分析
        5.4.1 爐膛煙氣流速分布規(guī)律
        5.4.2 爐膛溫度分布規(guī)律
        5.4.3 爐膛氣氛濃度分布規(guī)律
        5.4.4 碳氧比對爐膛傳熱傳質(zhì)的影響
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3784599