铁矿石厚料层烧结工艺的数值模拟及分析

发布时间：2021-05-25 20:16

　　铁矿石烧结过程是钢铁生产中过程中的重要一环,关系到高炉生产的质量、产量及能耗。近年来,随着我国钢铁工业的迅速发展,为满足高炉的正常生产需求,越来越多的钢铁企业在原有烧结设备的基础上进行系统改造,借助增加料层厚度来提高烧结矿的产量,厚料层烧结技术逐渐成熟,但料层厚度的提高也导致料层内温度场的波动和烧结终点延迟等问题。烧结过程中料层内温度场分布直接影响烧结矿产量和质量,因此,在保证烧结产量和烧结矿质量的前提下,提高烧结料层厚度才有实际意义。针对此问题,本文运用数值模拟的方法对烧结机料层内温度场进行模拟分析,研究提高料层厚度对烧结过程的影响,以及双层烧结技术对烧结终点及料层内温度场等因素的影响。研究过程中以某烧结厂360m2烧结机为研究对象,选用该厂工艺条件并使用流体力学软件FLUENT模拟烧结过程中料层内温度分布及变化,将料层近似看做多孔介质;通过研究烧结过程反应机理,基于基本守恒方程,建立烧结过程传热、传质数学模型;引入厄根方程来表示气体通过料层时引起的压力变化,将化学反应引起的质量、动量、能量等变化作为自定义函数（UDF）导入FLUENT软件进行求解计算,主要考虑对温度场影响较大的相关... 

【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】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 概述
        1.1.1 铁矿石烧结工艺
        1.1.2 厚料层烧结技术发展
    1.2 厚料层烧结特性
    1.3 烧结过程数学模型的研究
        1.3.1 基础模型的研究
        1.3.2 烧结烟气及新工艺的模拟
    1.4 课题提出及研究内容
        1.4.1 烧结工艺参数对料层温度场的影响
        1.4.2 新型烧结工艺对烧结过程的影响
第2章 烧结过程数学模型
    2.1 烧结过程物理化学过程分析
    2.2 模型基本假设
    2.3 烧结数学模型控制方程
        2.3.1 质量守恒方程
        2.3.2 组分输运方程
        2.3.3 动量守恒方程
        2.3.4 能量守恒方程
    2.4 化学反应模型
        2.4.1 焦炭燃烧模型
        2.4.2 一氧化碳生成模型
        2.4.3 水分蒸发模型
        2.4.4 石灰石分解模型
    2.5 模型相关参数的确定
    2.6 CFD求解
        2.6.1 计算前处理
        2.6.2 计算求解设置
    2.7 本章小结
第3章 烧结过程数值模拟及实验验证
    3.1 模型参数
    3.2 模拟结果验证
    3.3 温度场模拟结果及分析
    3.4 烧结过程热量计算
    3.5 本章小结
第4章 工艺参数对烧结热过程的影响
    4.1 料层厚度对烧结热过程的影响
        4.1.1 料层厚度对烧结终点的影响
        4.1.2 料层厚度对烧结矿产量的影响
    4.2 配碳量对烧结热过程的影响
    4.3 孔隙度对烧结热过程的影响
    4.4 本章小结
第5章 双层烧结工艺数值模拟
    5.1 概述
    5.2 双层布料工艺数值模拟
    5.3 双层点火工艺数值模拟
        5.3.1 求解器设置
        5.3.2 模拟结果及分析
        5.3.3 氧气含量对双层烧结工艺的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]铁矿石低碳烧结的数值模拟[J]. 刘廷森,张小辉,卿山,张国雄.  过程工程学报. 2016(02)
[2]2015年钢铁企业炼铁生产技术评述[J]. 王维兴.  冶金管理. 2016(02)
[3]基于料层最高温度控制的铁矿烧结燃料合理分布[J]. 李法社,张小辉,张家元,田万一.  中南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[4]钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展[J]. 陈林根,夏少军,谢志辉,刘晓威,沈勋,孙丰瑞.  热科学与技术. 2014(02)
[5]烟气循环烧结的数值仿真[J]. 张小辉,张家元,田万一,郑敏,周孑民,王华.  中南大学学报(自然科学版). 2014(04)
[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]烧结床层的热质分析[J]. 刘斌,冯妍卉,姜泽毅,张欣欣.  化工学报. 2012(05)
[8]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)
[9]铁矿烧结烟气中SO2的排放规律[J]. 潘建,朱德庆,崔瑜,陈栋,周仙霖.  中南大学学报(自然科学版). 2011(06)
[10]烧结烟气污染物脱除的进展[J]. 张春霞,王海风,齐渊洪.  钢铁. 2010(12)

博士论文
[1]Fe2O3-CaO-SiO2系铁酸钙（SFC）生成机理研究[D]. 丁祥.北京科技大学 2015

硕士论文
[1]宝钢厚料层烧结技术创新的经济学分析[D]. 翟江南.中南大学 2005



本文编号：3205944