烧结矿的冷却是在鼓风环式环冷机(简称环冷机)内进行的。环冷机是钢铁行业烧结工艺冷却过程的重要设备,一般采用分段式鼓风冷却方式,从环冷机底部风箱鼓入的冷空气与台车内炽热的烧结矿进行热交换,达到冷却目的。目前国内外针对环冷机烟气余热发电项目已有大量应用,一直以来对环冷机的运行和改进主要依靠工程经验,缺乏系统的研究和分析,对其内部冷却过程的数值模拟也不多见。因此,基于实际工程建立环冷机冷却工艺的物理数学模型,进一步研究和探索环冷机内流体流动过程和传热传质过程,以科学的手段获得其流场、热工过程等相关参数,解释相关现象,以期指导工程实际。
本文以国内某钢铁企业烧结工艺的360m2环冷机为研究对象,介绍了环冷机的发展及其工艺特点,并在此基础上建立环冷机实物尺寸的物理模型和环冷机内流体流动过程、烧结矿热过程的数学模型,采用结构化网格和非结构化网格离散计算区域。设定烧结矿为多孔介质模型,基于CFD计算流体力学软件FLUENT,选用湍流流动的标准k-ε双方程模型模拟流体流动的压力分布及速度矢量分布。模拟单个风箱段烧结矿冷却过程的温度分布。针对现有环冷机内烧结矿显热回收余热发电项目,结合模拟研究成果,模拟分析环冷机烟气分段回收、热风循环后流体流动特性,对余热回收的系统及工艺进行优化改进。主要的研究成果有:
1)得到环冷机内部流场分布,烧结矿料层内流体平均流速约为0.01m/s,环冷机热风罩内流体速度大小在3m/s范围内:
2)冷却流体以射流形式冲刷冷却烧结矿料,而并没有在底部风箱均匀分布;
3)以烧结矿料层为分界,沿坐标Z轴正方向(竖直向上),底部风箱速度大小逐渐递减;料层内速度衰减明显;流体穿越矿层后,速度也是递增的趋势(压力递减),梯度较大;
4)环冷机内多数等温线呈向上凸的趋势,而在料层上下表面趋于水平;
5)实施烟气分段回收可以加剧热风罩内流体扰动,强化换热;烟气热风循环可以提高热废气温度约30℃,增大热流量。
- 作 者：
- 倪鲲鹏
- 学科专业：
- 热能工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 长沙理工大学
- 导师姓名：
- 刘亮
- 学位年度：
- 2012
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
