铁矿石烧结过程中料层高温区流动阻力影响因素及NO_x排放特点的研究

发布时间：2020-06-08 00:35

【摘要】：铁矿石烧结过程是钢厂重要的工艺之一,能够为高炉提供合格的烧结矿炉料,关系到高炉生产的能耗、生铁的质量及产率。而面对我国不断增长的钢产量,需要烧结厂提供更多的烧结矿,要求烧结厂具有更高的产率；为了提高高炉生产的质量,以提升钢厂市场竞争力,需要不断提高烧结矿质量；作为钢厂主要污染源之一的烧结过程,面对我国环境问题的日益严重,需要采取措施保证烧结过程污染物排放降到最低,这都需要对烧结过程的机理进行深入的研究,从而使得烧结厂产率高,烧结矿质量好,污染物排放又少。烧结过程中产率与铁矿石烧结过程中高温区流动阻力紧密相关,高温区阻力对烧结床阻力起到最主要的作用,然而由于高温区域中伴有高温和相变,导致了高温区阻力测量的困难,使得对其研究依然存在很多不足。虽然有不少研究者探讨过烧结过程中NOx排放,但是对于烧结过程中焦炭燃烧对于NOx生成及迁移规律尚且研究不够。基于上述烧结过程研究现状,本文开展了铁矿石烧结过程中高温区流动阻力影响因素及NOx排放特点的研究首先,研究分析了烧结过程中温度及高温区床层结构两大因素对于高温区流动阻力的影响。采用Ergun方程建立了高温区床层结构不变时计算床层压降的方程式,通过方程计算得到高温区床层结构保持不变时烧结风量；同时采用石英砂试验替代铁矿石的烧结杯试验,证明了阻力方程式的合理性及可靠性。通过理论与烧结杯试验相结合,发现随着烧结床层温度不断升高,床层结构不变时高温区流动阻力不断增加。通过将计算得到的烧结风量与实际烧结风量相比较,发现烧结过程中高温区结构发生变化,在中层及下层高温区中气流通道增加,有利于降低烧结过程中流动阻力。第二,利用夹心层床层结构研究了烧结过程中影响高温区床层结构的因素,同时探讨了烧结过程中烧结参数对于不同层高温区流动阻力的影响。发现烧结过程中气流动量对于气流通道十分重要,增加气流动量又有利于打通高温区闭合的气流通道及拓宽现有的气流通道。通过夹心层试验也实现了定量烧结床高温区结构的变化,发现低负压高焦炭下层烧结时,高温区气流通道缩小近15%。第三,结合SVM回归方法提出了高温区对于烧结床流动阻力影响的新模型,该模型能够被嵌入至烧结程序中预测烧结风量,通过烧结杯试验数据的验证,证明该模型能够较好的预测烧结风量,烧结风量预测误差在士20%以内。该模型更清楚地阐述了高温区建立后影响床层流动阻力的机理性因素。第四,为了深入研究高温区流动阻力对于烧结过程的影响,本文采用均一床层烧结杯试验研究了火焰前锋速度对于豆石矿烧结过程高温区流动阻力的影响,发现烧结过程中流动阻力能够影响火焰前锋速度,同时火焰前锋速度又对流动阻力具有反作用。第五,在上述工作的研究基础上,本文提出了一种研究烧结料成分与火焰前锋参数关系的新方法,用来进一步研究烧结过程中火焰前锋参数,从而使得我们更加了解高温区域结构的分布状态。通过与热电偶测量手段相结合,使得我们能够从新的视角去研究烧结过程中焦炭的燃烧过程。最后,结合烧结杯试验与数值模拟方法研究了烧结过程中焦炭燃烧对于NO：生成以及迂移规律的影响。通过对热力型NOx、燃料型NOx、C与NOx及CO与NOx的还原反应的考察,发现烧结过程中NOx主要来自于燃料型NOx,C与NOx及CO与NOx之间发生的还原反应均能降低烧结过程中NOx的排放。保证烧结过程中N含量不变时,提高烧结床层温度有利提高烧结矿质量及降低NOx的排放。
【图文】：

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科适应牲强、劳动条件较巧、机械化程度高和易于实现R俳岬拇笮突妥远儒义希妫础梗场Ｍ迹保蔽笫战峁痰氖疽馔迹酵旖峄饕刹继刈爸谩⒌慊鹣低场㈠义暇峤峄岢怠⒎缦洹⑵畦跋低场⒊鞠低场⒁缁⒀虩R等组成。烧结台车逡逑０．０２－０．０５ｍ／ｓ的速度不断移动，布料装置不断布料，使q<结机维持连续不断地生逡逑产［４］。逡逑Ｆｅｅｄｉｎｒｆ邋Ｊ逡逑＾／邋Ｂｕｒｎｅｒ逦Ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ邋Ｄｉｒｅ巧阳ｒ逡逑ｎ逦＇爵可逡逑＾邋。。‘逡逑Ｓ．ｎ，ｅｒ，ａｎ邋ａ＇ＷＰ：逦：ｌ邋．邋ｉ邋Ｉ个技邋＇邋—．＾逡逑：．１逦封逦逡逑’邋ＳｔａｃＲ￣Ｗｉｎｄ＾ｉ？逡逑逦；逦Ｓｃｒｕｂｂｅｒ逡逑图１．１铁矿石q<结示意图逡逑２逡逑

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【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF046.4

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