球团矿在环冷机中冷却过程的数值模拟分析

发布时间：2020-08-13 19:53

【摘要】：随着国民经济的发展,对钢铁企业智能制造、绿色生产的要求日益迫切。高炉炉料结构优化已成为炼铁行业主流发展趋势。环冷机作为球团矿质量把控的末段设备,一直以来针对球团冷却过程缺乏系统研究分析。因此,采用数值仿真模拟球团降温的具体过程,探索球团矿冷却过程的变化规律已成为十分重要的研究课题。课题主要围绕我国某球团厂环式冷却机的生产流程,基于球团冷却过程涉及的热交换特点,在使用流体力学软件基础上,设立并选取贴合球团降温过程的数值计算模型,参照实际结构1:1构造台车物理模型,划分计算区域并进行离散化处理,湍流模型选定为可实现化(Realizable)k-e模型,分别对不同料层孔隙度、厚度、不同球团粒度、不同入口风速以及不同入口空气温度共五种工况条件进行模拟计算,逐一研究总结了单一工况条件对球团冷却过程温度场的影响规律以及出口烟气温度对余热利用量的影响规律,得到优化工艺参数。主要结论如下:1)相同冷却时间,垂直于料层高度向上方向,烟气与球团矿温度均增大。在相同料层高度上,温度基本一致,热交换量基本相等,无明显差别。烟气速度在料层中部较小,风箱及料层上部相对较高。2)仿真模拟结果与实际数据误差小于10%,认为本模型具有一定可信度。3)单一热工参数调整对球团矿温度场的影响规律:相同时间,球团温度随料层孔隙度、入口空气流速的增长而降低,随球团矿粒度、入口空气温度和料层厚度的增长而提高。4)单一热工参数调整对出口烟气温度及余热量的影响规律:在650mm-750mm范围内,增加料层高度、在393K-413K范围内,增加入口空气温度、在0.4-0.6范围内,降低料层孔隙度、在6mm-18mm范围内,减小球团矿粒度均能提高出口烟气温度及余热利用量。在1.6m/s-2.0m/s范围内,增加入口空气流速,出口烟气温度降低但增加了余热利用量。5)得到了球团矿冷却过程优化参数:料层孔隙度0.4,入口冷却介质流速1.8m/s,球团矿粒度12mm,入口空气温度400K,料层高度750mm。图34幅;表5个;参47篇。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF046.6
【图文】：

环冷机,球团厂,现场图

球团矿强度高，冷却效果均匀，产量可观，目前已经广泛应环冷机分类及工作流程于冷却球团矿的冷却设备有带式冷却机和环式冷却机两种。环冷机主篦机-回转窑工艺所生产球团矿的冷却过程。该工艺以其占地面积小原料适用性强、单机产能大、冷却效率高、冷却质量好、生产适应性乎没有相对运动、破碎少等优点，是带式冷却机所不具备的。强制风冷机制上，又可将环冷机分为抽风式环冷机和鼓风式环冷机。使用鼓风式其优点如下：）由于台车内球团矿料层厚度高，烟气温度高，有利于废气的余热回收）设备体积小，费用较低，连续工作时间久，故障率低。）工作在常温条件下，一般风机可满足使用条件。

流程图,台车,流程,球团

华北理工大学硕士学位论文与风箱分隔开，下层由一块底板构成，底板边缘有密封胶带（部分球或水密封）。各台车中间由异形梁与内、外栏板所构成简体，叠靠于21-23]。其实际外观如图 1 所示：团在环冷机中的降温过程一般分为四步。首先，球团在停止焙烧后，料溜槽，上料系统匀速不间断地将球团卸落于各台车篦板层上部。在焙烧完成的球团后，开始在环冷机内部轨道缓慢移动，冷却系统同时冷却介质沿重力反方向吹进篦板下部风箱，经由篦板缝隙，在强制条料层内部，与炽热球团热交换，使球团逐步降温到目标温度区间。

台车,物理模型

华北理工大学硕士学位论文定计算区域4 为环冷机内台车的物理模型，台车的基本结构尺寸参照某球团厂寸 1:1 构建，与现场台车结构基本相符。以台车料层区底部宽度点，台车宽度方向为 X 轴，长度方向为 Y 轴，高度方向为 Z 轴两部分，上部长方体区域为料层换热区，下部近似梯状区域为冷域中间由篦板隔开。

【参考文献】