使用气体燃料烧结过程的数值模拟与分析
发布时间：2021-03-26 03:11
烧结工序的能耗约占钢铁生产过程总能耗的10%,是钢铁生产过程的第二大耗能大户,而烧结过程中热量主要来源于固体燃料,降低固体燃料的用量,对降低烧结矿成本和钢铁产品成本具有深远意义。如果能利用一些钢铁生产过程中的副产品代替一部分固体燃料,可以节约焦炭、煤粉等一次能源,同时副产品也得到了利用。使用气体燃料会改变烧结过程,而且不同气体燃料性质不同,对烧结过程的影响不同,另外使用了气体燃料之后,料层中的温度场的分布会发生变化,进而影响烧结矿质量。为了有效利用气体燃料同时保证烧结矿质量,本课题首先以某烧结厂原料条件为基础,将钢铁厂常见的几种煤气（高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气）作为气体燃料替换了部分固体燃料之后,计算了物料平衡和热平衡,得到如下结论:在替换相同的固体燃料量的情况下:可燃气体热值越高,使用量最少;使用气体燃料后,总能耗下降,使用焦炉煤气和天然气之后CO2排放量减少,CO2排放量大小顺序为:高炉煤气>转炉煤气>天然气>焦炉煤气,焦炉煤气为最佳选择。为了研究喷吹气体燃料对烧结过程的影响,又对烧结过程使用气体燃料进行数值模拟,分析了气体燃料用量、加入位置、喷吹强度的影响,得...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１使用气体燃料烧结设茶??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｗｉｔｈ?ｇａｓ?ｆｕｅｌ??
气＜?转炉煤气＜?高炉煤气。??２．２＿３?Ｃ０２排放量的比较??根据表２．１９绘制出Ｃ〇２排放量和固体燃料替换量之间的关系（如图２．３）以及Ｃ０２??排放减少量与固体燃料替换量之间的关系（如图２．４）：??由图２．３、图２．４可知，替换相同的同休燃料量，使用高炉煤气或转炉煤气时，Ｃ０２??排放最会增加，使用焦炉煤气或天然气时，Ｃ０２排放Ｍ会减少。??２２０?－?ｊｍ??２１０?－??ｔｃ?２００?－??雲１９０：?＼??８＇８〇?＿?｜＋震气?Ｊ?１??一■转炉煤气＾??？士焦炉煤气?＞??１７０?－丨－Ｖ－天然气???｜?，?｜?．?Ｉ?，?｜?｜?｜?，?｜???５％?１０％?１５％?２０％?２５％?３０％??固体燃料替换量（％）??图２．３?＜：０２排放量与同体燃料替换Ｗ之间的关系??Ｆｉｇ．?２．３?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ＣＯ：?ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ?ａｎｄ?ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｓｏｌｉｄ?ｆｕｅｌ??－３７－??
持续喷吹时间定为５００ｓ。考虑到实际生产，为改善Ｉｖ部料层的料层温度，改善??上部料层的烧结矿质Ｍ，开始喷吹位置应该距离点火炉越近越好。但足，如果喷??吹时间过早，刚点火后的烧结料层农面残存有红热状态的烧结矿，没有形成燃烧??带或者燃烧带厚度不够，会导致气体燃料集中燃烧，使上部的烧结矿过熔，堵塞??了作为空气流路的气孔，导致透气性恶化，生产率降低。另外，开始喷吹位置距??离点火炉太近，可燃性气体会在烧结料层上部燃烧，可能引起火灾。所以，应该??在表面烧结矿层形成后并且燃烧带厚度固定并开始下移后喷吹气体燃料。??在之前的研究中，开始喷吹位置均靠近点火炉，但足在具体的喷吹位置方面，??由于各个企业的设备条件不同，所以开始喷吹位置有差异，例如，距离点火炉??５ｍ、１３ｍ、２６ｎｉ等等。本课题中，由于模拟时需要确定准确的气体燃料喷吹开始??时间，所以需要先确定喷吹开始时间，再根据台车的行进速度确定具体的喷吹位??置。所以综合考返，喷吹开始位置分別设定为台车前进方向距离点火炉８．７５ｍ和??１７．０８ｍ两种（即从开始点火算起，第３００ｓ、５００ｓ）。喷吹位置如图所示。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦粉粒径对烧结床中燃烧带分布的影响[J]. 刘子豪,周昊,周明熙,程明,刘瑞鹏,岑可法. 浙江大学学报(工学版). 2016(04)
[2]关于钢铁企业回收煤气定价的思考[J]. 刘志超,王伟业. 山西冶金. 2015(06)
[3]焦炉煤气强化烧结技术在梅钢的应用[J]. 李和平,聂慧远,韩凤光,谭培龙,邱海雨,田丰,沈小峰. 烧结球团. 2015(06)
[4]可燃废气利用技术研究进展（Ⅰ）:高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气[J]. 王一坤,雷小苗,邓磊,王晓旭,王长安,车得福. 热力发电. 2014(07)
[5]高炉煤气高效利用的研究和应用[J]. 权芳民,王明华. 工业炉. 2013(05)
[6]铁矿石烧结过程传热传质数值模拟[J]. 张小辉,张家元,张建智,苏浩,周孑民. 中南大学学报(自然科学版). 2013(02)
[7]烧结工艺使用气体燃料喷入技术减少CO2排放[J]. Nobuyuki Oyama,Yuji Iwami,Satoshi Machida,Takahide Higuchi,Tetsuya Yamamoto,Yushinori Watanabe,Michitaka Sato,Kanji Takeda,Masakata Shimizu,Koki Nishioka,何海良. 世界钢铁. 2013(01)
[8]JFE开发出烧结喷吹氢系气体燃料技术[J]. 烧结球团. 2012(05)
[9]世界煤炭资源供需形势分析[J]. 许莉. 中国煤炭地质. 2012(06)
[10]铁矿石烧结料层温度模拟模型[J]. 范晓慧,彭坤乾,陈许玲,王祎. 矿冶工程. 2012(02)
博士论文
[1]铁矿石烧结过程的数值模拟与试验验证[D]. 赵加佩.浙江大学 2012
[2]铁矿石均热烧结基础与技术研究[D]. 许斌.中南大学 2012
硕士论文
[1]白云鄂博烧结矿复合铁酸钙生成的研究[D]. 张广杰.内蒙古科技大学 2012
[2]优化烧结料层透气性和温度场的研究[D]. 李文琦.中南大学 2012
本文编号：3100834
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１使用气体燃料烧结设茶??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｗｉｔｈ?ｇａｓ?ｆｕｅｌ??
气＜?转炉煤气＜?高炉煤气。??２．２＿３?Ｃ０２排放量的比较??根据表２．１９绘制出Ｃ〇２排放量和固体燃料替换量之间的关系（如图２．３）以及Ｃ０２??排放减少量与固体燃料替换量之间的关系（如图２．４）：??由图２．３、图２．４可知，替换相同的同休燃料量，使用高炉煤气或转炉煤气时，Ｃ０２??排放最会增加，使用焦炉煤气或天然气时，Ｃ０２排放Ｍ会减少。??２２０?－?ｊｍ??２１０?－??ｔｃ?２００?－??雲１９０：?＼??８＇８〇?＿?｜＋震气?Ｊ?１??一■转炉煤气＾??？士焦炉煤气?＞??１７０?－丨－Ｖ－天然气???｜?，?｜?．?Ｉ?，?｜?｜?｜?，?｜???５％?１０％?１５％?２０％?２５％?３０％??固体燃料替换量（％）??图２．３?＜：０２排放量与同体燃料替换Ｗ之间的关系??Ｆｉｇ．?２．３?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ＣＯ：?ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ?ａｎｄ?ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｓｏｌｉｄ?ｆｕｅｌ??－３７－??
持续喷吹时间定为５００ｓ。考虑到实际生产，为改善Ｉｖ部料层的料层温度，改善??上部料层的烧结矿质Ｍ，开始喷吹位置应该距离点火炉越近越好。但足，如果喷??吹时间过早，刚点火后的烧结料层农面残存有红热状态的烧结矿，没有形成燃烧??带或者燃烧带厚度不够，会导致气体燃料集中燃烧，使上部的烧结矿过熔，堵塞??了作为空气流路的气孔，导致透气性恶化，生产率降低。另外，开始喷吹位置距??离点火炉太近，可燃性气体会在烧结料层上部燃烧，可能引起火灾。所以，应该??在表面烧结矿层形成后并且燃烧带厚度固定并开始下移后喷吹气体燃料。??在之前的研究中，开始喷吹位置均靠近点火炉，但足在具体的喷吹位置方面，??由于各个企业的设备条件不同，所以开始喷吹位置有差异，例如，距离点火炉??５ｍ、１３ｍ、２６ｎｉ等等。本课题中，由于模拟时需要确定准确的气体燃料喷吹开始??时间，所以需要先确定喷吹开始时间，再根据台车的行进速度确定具体的喷吹位??置。所以综合考返，喷吹开始位置分別设定为台车前进方向距离点火炉８．７５ｍ和??１７．０８ｍ两种（即从开始点火算起，第３００ｓ、５００ｓ）。喷吹位置如图所示。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦粉粒径对烧结床中燃烧带分布的影响[J]. 刘子豪,周昊,周明熙,程明,刘瑞鹏,岑可法. 浙江大学学报(工学版). 2016(04)
[2]关于钢铁企业回收煤气定价的思考[J]. 刘志超,王伟业. 山西冶金. 2015(06)
[3]焦炉煤气强化烧结技术在梅钢的应用[J]. 李和平,聂慧远,韩凤光,谭培龙,邱海雨,田丰,沈小峰. 烧结球团. 2015(06)
[4]可燃废气利用技术研究进展（Ⅰ）:高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气[J]. 王一坤,雷小苗,邓磊,王晓旭,王长安,车得福. 热力发电. 2014(07)
[5]高炉煤气高效利用的研究和应用[J]. 权芳民,王明华. 工业炉. 2013(05)
[6]铁矿石烧结过程传热传质数值模拟[J]. 张小辉,张家元,张建智,苏浩,周孑民. 中南大学学报(自然科学版). 2013(02)
[7]烧结工艺使用气体燃料喷入技术减少CO2排放[J]. Nobuyuki Oyama,Yuji Iwami,Satoshi Machida,Takahide Higuchi,Tetsuya Yamamoto,Yushinori Watanabe,Michitaka Sato,Kanji Takeda,Masakata Shimizu,Koki Nishioka,何海良. 世界钢铁. 2013(01)
[8]JFE开发出烧结喷吹氢系气体燃料技术[J]. 烧结球团. 2012(05)
[9]世界煤炭资源供需形势分析[J]. 许莉. 中国煤炭地质. 2012(06)
[10]铁矿石烧结料层温度模拟模型[J]. 范晓慧,彭坤乾,陈许玲,王祎. 矿冶工程. 2012(02)
博士论文
[1]铁矿石烧结过程的数值模拟与试验验证[D]. 赵加佩.浙江大学 2012
[2]铁矿石均热烧结基础与技术研究[D]. 许斌.中南大学 2012
硕士论文
[1]白云鄂博烧结矿复合铁酸钙生成的研究[D]. 张广杰.内蒙古科技大学 2012
[2]优化烧结料层透气性和温度场的研究[D]. 李文琦.中南大学 2012
本文编号：3100834
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