球团的生产在钢铁工业的生产工序中占有重要的地位，其生产能耗和污染物的排放也在钢铁工业的生产中占有很大比例。球团核心设备球团竖炉，可分为球团煤气燃烧室(简称燃烧室)和球团竖炉炉体(简称焙烧竖炉)两大部分。本文以南钢球团厂的燃烧室和焙烧竖炉作为研究对象，对其工艺特性展开了数值模拟研究。研究结果耦合到南钢球团厂能源环境管理优化平台，进行工程应用，并对球团优化生产提供指导建议以达到节能减排的目的。
对球团竖炉的国内外研究现状做了综述，概述了国内外关于球团竖炉气固两相流流动规律及气固流动与化学反应祸合数值模拟的研究。同时对南钢球团生产全工艺流程和核心设备做了简要介绍。
采用标准k-ε湍流模型、组分输运和涡耗散(Eddy-Dissipation)湍流燃烧模型等建立了燃烧室湍流燃烧过程的三维数理模型。对典型燃烧工况进行了数值模拟计算，计算结果与实际监测值吻合良好。对不同工况下的煤气湍流燃烧过程进行了数值计算，分析了操作参数过量空气系数、助燃空气温度、煤气进气量等对煤气湍流燃烧结果的影响规律。
基于欧拉多相流模型，建立了球团焙烧竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数理模型。气相采用标准k-ε湍流模型，固相采用颗粒动理学模型，化学反应采用氧化动力学模型。对不同工况下的焙烧过程进行三维数值模拟计算，探讨了操作参数入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量等对竖炉炉温、焙烧产物Fe2O3产率的影响规律。模拟结果与实际监测值吻合较好。
将对燃烧室和焙烧竖炉工艺特性的数值模拟结果耦合到南钢球团厂能源环境管理系统优化平台，进行工程应用。运用本文研究结果可以全面清楚地呈现球团核心设备的运行情况，从而进行更准确的监测，同时为球团优化生产提供指导建议。对球团煤气燃烧室和球团焙烧竖炉工艺特性的数值模拟研究结果进行了工程试验，结果表明研究结果具有可靠性。
- 作 者：
- 蒋鹭
- 学科专业：
- 动力工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 东南大学
- 导师姓名：
- 钟文琪刘飞
- 学位年度：
- 2012
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
