辽西钒钛磁铁矿直接提钒焙烧竖炉气固传热数值计算

发布时间：2021-07-15 08:24

　　焙烧竖炉,是课题组借鉴钢铁球团竖炉提出并在朝阳得以建造的一种钒钛磁铁矿直接提钒焙烧设备,是辽西钒钛磁铁矿直接提钒工艺流程中的核心设备,其决定着焙烧效果,进而影响着后续的浸出、净化富集和沉淀等单元操作。其内焙烧实质是钒钛磁铁矿球团受燃烧产物加热而后被冷却空气冷却的气固传热过程,因此,提升竖炉焙烧效果的关键是改善炉内料层气固传热效果。焙烧竖炉本质是气固颗粒移动床,炉内气固传热可视为稳态传热,数值计算是主要研究手段。目前,有关移动床气固传热数值计算,多集中于冶金和化工领域中,其主要特点:大部分基于局部热力学平衡模型,仅有的基于非平衡模型均将稳态问题近似为非稳态问题;阻力特性系数基于经典Ergun公式,缺乏针对性。焙烧竖炉,其最大难点在于“多进口、多出口”,传热过程复杂。基于此,本文基于FLUENT软件,采用局域热力学非平衡模型,推导基于稳态流动的双能量方程;开展球团阻力特性研究,并以UDF形式编译于FLUENT软件中,藉此开展竖炉内气固传热过程数值计算,进而解决辽西中试炉现场运行的部分热工问题,为后续的中试炉技术改造奠定基础。研究结果表明:（1）炉内气流流动状态临界雷诺数约为2100;湍流流... 

【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】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１钒钛磁铁矿短流程直接提钒工艺流程??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｉｒｅｃｔ?ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｖａｎａｄｉｕｍ?ｔｉｔａｎｉｕｍ?ｍａｇｎｅｔｉｔｅ??

钒钛有限公司联合提出了?一种具有自主知识产权的钒钛磁铁矿氧化焙烧竖式炉窑［３＜，该??新型竖炉不仅满足生产要求、炉内温度和气氛易于控制，同时节能显著。目前该竖式炉??窑己在朝阳地区建成并投产试运营，其结构简图如图１．２所示。??、—ｔ—４Ｔ???－—＾?Ｉ－?????Ｔｆ?ｇ?Ｔ??Ｉ丨２??丨?Ｌ??■？■?ｆ?ｉ?＾?分??ｔｙ?產?｜?ｋ！＝ｊｉ??段?Ｉ?２??ｍＳ??Ｉ??图１．２焙烧竖炉结构简图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈａｆｔ?ｆｕｒｎａｃｅ??该新型竖炉包括由炉墙组成的炉膛，位于炉膛下端的旋转卸料装置，设于炉膛上部??的钒钛矿进口和设于炉膛内中部的导风墙。炉墙下部设有冷风进喷口，中部外墙两侧设??有燃烧室。其工作过程为：造球后的球团经加料装置从竖炉上部加料口送入，由竖炉上??部设立的炉顶格栅预热，而后经过预热的球团下行被高温燃烧产物加热，经过焙烧的球??团继续下行，逐步完成金属晶体成长过程，再由来自炉底的低温空气冷却，最终经排料??口排出，完成整个球团焙烧过程；煤气由燃烧室进口供入，在混入空气后点燃，燃烧生??产高温燃烧产物并由燃烧室出口供入竖炉加热段以加热竖炉中的球团；由炉底供入的冷??空风不仅完成对球团矿的冷却，同时回收球团热量，其后一分为二，一部分上行进入保??温段和加热段补充球团加热气氛；另一部分进入导风墙直接上行

与大部分管道内流体流动状态的研究一样，多孔介质内流体流动状态也存在流区的??划分。国内外研究结果表明，流体流动状态可大致分为以下区域［＃５２］：前达西流区、达??西流区、过渡区、Ｆｏｒｃｈｈｅｉｍｅｒ区、过渡区、揣流区，各个流区分布如图２．１所示。??－１５－??

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型钒氧化钠化焙烧竖炉的研究[J]. 董辉,冯军胜,李鹏,蔡九菊,张井凡,陈广平.  工业炉. 2012(06)
[2]球团竖炉内气体流动的数值模拟[J]. 董辉,蔡九菊,王国胜,杨俊.  东北大学学报. 2006(05)
[3]球团竖炉结构影响炉内气流分布的实验研究[J]. 董辉,蔡九菊,王国胜,傅巍.  东北大学学报. 2004(06)
[4]球团竖炉内气流运动规律的实验研究[J]. 董辉,蔡九菊,王国胜,田红.  东北大学学报. 2004(05)

硕士论文
[1]烧结矿余热回收竖罐内气固传热模型研究[D]. 冯军胜.东北大学 2014
[2]环冷机冷却过程数值仿真与优化[D]. 谢东江.中南大学 2010



本文编号：3285354