在钢铁企业中，烧结作业的能耗仅次于炼铁，烧结冷却机废气带走的热量占烧结厂总能耗的25~30％，实现烧结余热资源的高效回收与合理利用对钢铁企业推行节能减排、保护环境、科学发展有着十分重大的意义。由于烧结系统长期处于粗放式发展，国内少有理论数据支撑，因此开展烧结冷却机内部传热过程的深入研究，掌握提高烧结余热利用效率的方法是非常有必要的工作。
本文以邯钢520m2烧结环冷机余热回收系统为研究对象，介绍了环冷机——余热锅炉余热回收系统的基本组成，运用热力学(火用)分析法对无内循环与有内循环的环冷机余热回收系统进行了热力学分析，研究结果表明：有内循环系统的(火用)效率比无内循环系统的(火用)效率提高4.37％。
同时本文利用流体力学计算软件FLUENT14.5，建立了环冷机内烧结矿冷却过程的数学模型。运用ANSYSICEMCFD对计算域进行结构化网格划分，环冷机内气体流动的湍流模型选择标准k-ε双方程模型，采用多孔介质局部非热平衡换热模型对环冷机内烧结矿的冷却过程进行了数值模拟，得到了温度场、速度场和压力场随时间的变化规律。随后分析了不同控制参数及热工参数对环冷机冷却过程及余热回收效率的影响，所有模拟结果通过CFD-Post、Tecplot360、Origin等后处理软件输出。数值模拟的研究结果表明：
（1）环冷机内空气的速度大小受流场温度与台车结构尺寸的共同影响；冷却空气流过多孔介质区域后静压有明显的下降，空气的温度越高，静压下降的幅度越大；在多孔介质区域，随着高度的增加，空气和烧结矿的温度均逐渐升高，当空气离开烧结矿后，温度基本保持不变。
（2）将数值模拟结果与现场实测数据进行了对比分析，所有误差均不超过10％，由此验证了数值模拟结果的可靠性。
（3）重点研究了料层高度、孔隙率、烧结矿粒径、余热利用区冷却空气初温对环冷机冷却过程及余热回收效率的影响。结果表明：在1000~1500mm的范围内，增加料层的高度、在0.35~0.50的范围内，减小孔隙率、在0.03~0.06m的范围内，减小烧结矿的粒径、在393~423K的范围内，提高余热利用区冷却空气的初温均能提高余热利用区的出口空气温度及环冷机的(火用)效率。将数值模拟结果与邯钢现场的实际运行情况相结合，得到了四个参数的优化结果。
- 作 者：
- 陈刚
- 学科专业：
- 热能工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究所
- 导师姓名：
- 陈明
- 学位年度：
- 2014
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
