COREX CGD预还原竖炉内煤气停留时间分布的数值模拟

文章利用数值模拟方法研究了COREX预还原竖炉内煤气停留时间分布(RTD)特性,分析了CGD (central gas distribution)装置对炉内煤气RTD分布特性的影响,并对不同熔炼率下炉内煤气RTD规律进行了研究。模拟结果表明,安装CGD后,增加了竖炉底部中心供气,提高了煤气平均停留时间。此外,CGD的安装降低了炉内平均停留时间的无量纲方差,且有效减少了炉内死区体积分数,有利于炉内气固相间的还原反应及传质、传热。随着熔炼率增加,炉内煤气平均停留时间缩短,死区体积分数减小。     

COREX竖炉内煤气流分布的三维数值模拟

通过基于有限体积法的竖炉内煤气流分布的混合两相流模型,对COREX竖炉安装AGD管道后的煤气流分布变化进行了三维数值模拟.模拟结果显示,安装AGD管道能降低竖炉的整体压差,提高竖炉的操作压力;增加竖炉下部煤气死区的体积,且并未改变竖炉上部中心1.0m半径范围内的煤气流速,仅提高了1/2半径处的煤气流速;AGD管道对煤气反窜有抑制效果,通过AGD管道进入竖炉的煤气约占56.88％;由围管导气孔进入的煤气主要集中在竖炉边缘及竖炉中心,AGD管道引入的煤气主要分布在其所在的垂直高度上,反窜煤气亦是通过竖炉中心上行.     

基于离散单元法模拟引入AGD技术COREX竖炉物料运动行为

基于离散单元法,建立引入Areal Gas Distribution(AGD)技术COREX竖炉物料运动行为的DEM模型.模型计算结果与文献物理实验结果一致,证明模型的合理性.模拟结果显示,AGD竖炉内存在三种类型的流动区域:活塞流区、准停滞区及沟流区.物料运动流型呈现Flat→波浪→W的演变过程.AGD梁下方形成的三角形空隙是还原煤气导入竖炉中心的主要煤气通道.竖炉围管区域AGD梁的安装会影响该区域物料的均匀下降,局部区域的较大法向力可能导致物料的挤压黏结,诱发围管slot堵塞.     

COREX CGD竖炉内煤气流分布的数值模拟

为研究COREX CGD预还原竖炉内煤气流分布特点,本文建立三维数学模型对CGD竖炉内气流速度分布、压差分布及煤气反窜进行了数值模拟研究.结果表明,CGD装置的安装减小了竖炉底部的煤气流动滞止区,有利于气固相间的传热传质.此外,CGD装置的安装还可降低炉内压差,抑制煤气反窜.对比1#C-3000竖炉,CGD竖炉压差由35066 Pa降至32532 Pa,煤气反窜比例由17. 39%降至15. 64%.     

COREX竖炉炉料黏结的机理研究和影响因素分析

竖炉内炉料黏结是COREX炼铁工艺中的一个重大难题,国内外COREX生产操作都表明预还原竖炉内部的炉料容易黏结成块或黏结在竖炉的炉墙上,累积到一定程度后,会引起竖炉悬料,影响COREX还原煤气的利用和预还原竖炉的顺行,严重时甚至堵塞竖炉,使还原煤气难以接受或无法排料而被迫清空竖炉。在竖炉清空期间,对竖炉内黏结物进行了取样和分布情况调查,借助于化学成分检测、SEM和XRD等手段,分析了竖炉内黏结物形成的机理。在上述分析的基础上,通过实验室的试验研究考察了竖炉内炉料黏结的影响因素,结果表明,温度、金属化率、挤压时间、煤气成分等是黏结的主要影响因素。     

COREX预还原竖炉反应进程的物理模拟

COREX工艺主要由预还原竖炉和熔化气化炉两部分组成,预还原竖炉作为气-固逆流式反应器,炉内铁氧化物的还原情况至关重要,关系到整个流程的生产效益.本文通过建立1∶20的半圆周冷态模型,利用硅胶吸水逐渐变色的特性进行预还原竖炉内气-固反应进程的可视化模拟实验,测定了不同气体流量下填充床内铁矿石的还原情况.结果表明炉内径向铁矿石还原率相差较大,随着气体流量增大而炉内气-固反应进程加快,反应进程在轴向、径向上很不均匀.     

COREX煤气中H2含量的对比分析

宝钢2#COREX投产后各技术经济指标持续改善,竖炉金属化率稳定在85%以上,冷煤气中H2含量比1#COREX高出2个百分点,但竖炉炉顶煤气中H2含量相差很小。基于COREX工艺过程中H2含量变化的理论解析,分析了氢元素的守恒、海绵铁金属化率、拱顶温度和竖炉还原对H2含量的影响。研究结果表明,冷煤气中H2含量的增加主要由竖炉海绵铁金属化率的提高所致,且随着竖炉金属化率的提高,气化炉运行更稳定,料柱温度升高,气化炉用氧分配趋向合理等冶炼特征发生改变。     

八钢1#COREX炉顶煤气喷雾降温系统特点

文章介绍了八钢1#COREX工程顶煤气干法除尘改造项目.为配合干法除尘工艺顺利实施,在竖炉顶部及重力除尘器中部加装两套雾化打水装置,以满足COREX竖炉顶煤气降温需求.主要介绍顶煤气喷雾降温系统主要技术性能及应用.     

COREX预还原竖炉煤气析碳行为分析

COREX预还原竖炉还原煤气中CO浓度较高,竖炉内部较大温度范围都存在发生析碳反应的可能性。从竖炉操作压力和温度两个方面,分析了竖炉内不同区域内的析碳行为,同时重点分析了预还原竖炉内析碳反应对金属化率和下降管析碳量的影响。理论分析表明,析碳比例增加1%,竖炉金属化率平均降低3.4%;采用冷煤气作为冷却介质时,析碳量明显增加,此时不宜将下降管温度控制在750℃以下,且反窜煤气比例超过10%时,应及时切换成用N2冷却。     

布料制度对COREX CGD竖炉内气流分布影响的数值模拟

为研究布料制度对COREX CGD预还原竖炉内煤气流分布的影响,本文建立三维数学模型对不同布料制度条件下CGD竖炉内气流速度分布、压差分布及煤气反窜比例进行了模拟研究.计算结果表明,对比中心布料制度,多环布料制度抑制了炉料偏析,使床层空隙度分布更加均匀,改善了竖炉中心煤气分布。多环布料制度增加了炉内压差并抑制了煤气反窜。随着布料档位外移,压差由35 053 Pa增至36 451 Pa,煤气反窜比例由15.64%降至13.68%.     

Analyses of solid flow in COREX shaft furnace with AGD by discrete element method

COREX is an industrially and commercially proven smelting reduction process. The shaft furnace (SF) for the direct reduction of iron ore is one of the two major reactors of COREX. In the new design of COREX-3000 SF in Baosteel, China, a new technique called areal gas distribution (AGD) has been adopted. With the installation of two AGD beams, the cross-sectional area varies in a complicated manner, which will affect the burden descending behaviour. This work uses a slot model to investigate the solid flow behaviour in the SF by discrete element method. The applicability of the discrete element method model is validated. The results confirm that the flow profile in SF with AGD evolves from a flat to wave and finally to W profile as the solids descend. A triangle shaped free area is observed under the AGD beam, which is the main channel for gas flow into the shaft centre. Increasing the discharging rate has an effect of decreasing the quasi-stagnant zone size, but does not affect the macroscopic motion of particles and flow pattern above the bustle. The cross-section of AGD channel increase with the increase in the discharging rate. Under the asymmetric condition, the solid flow pattern is asymmetric. The influence of AGD on macro- and microscope properties of solid flow in SF is also evaluated. This investigation reveals that AGD beams affect the particle uniform descending in bustle zone and increase the complexity of normal force distribution.     

低温氯化炉内颗粒停留时间分布研究

利用攀钢含钛高炉渣低温氯化炉冷态模型,采用电导率法对脉冲示踪粒子进行试验研究,分别考察了内部挡板、物料流量、表观气速等操作参数对低温氯化炉中颗粒停留时间分布(RTD)的影响。结果表明,挡板纵向切割流化床相对空间,消除短路,有利于颗粒与流化气的充分混合,双挡板条件下,碳化渣颗粒在流化床内RTD更为集中(方差σ2t由0.67明显降低至0.5);加料速率由1.9 g/s减小至1.1 g/s,物料平均停留时间延长一倍,碳化渣反应时间增加。表观气速增大至0.15 m/s时,虽然在一定程度上弱化了碳化渣停留时间分布的集中性,但返混强化了颗粒与气体的接触和反应,保证了流化状态,有利于提高碳化渣氯化效率。     

多流中间包钢液流动特性分析方法

中间包水模型实验一般采用脉冲刺激-响应实验,分析所得平均停留时间分布(RTD)曲线特征;然而经典组合模型处理多流中间包RTD曲线时经常出现负体积死区分率或结果偏差较大的问题.本文基于组合模型,采用阶段刺激-响应实验,分析所得累计停留时间分布F曲线特征,对死区比例和活塞区比例进行计算.该模型计算方法适用于多流中间包的流场特征计算.基于累计停留时间分布曲线特征分析,对某钢厂七流中间包控流装置结构进行优化,优化后的中间包死区比例降低,各流差异减小,有利于生产顺行和铸坯质量的提高.      

中间包控流装置优化的数值模拟及生产应用

以钢液停留时间分布曲线(RTD曲线)为评判标准,利用数学模拟方法,对某钢厂中间包控流装置进行优化设计。结果表明:将原型中间包的挡墙和挡坝间距增大,可以延长钢液平均停留时间,活塞区比例提高了17.15%,死区比例降低了2.2%。目前优化后的包型在现场稳定应用,以管线钢为例,夹杂物合格率提高了5%以上,明显提高了中间包的冶金功能。铸坯大样电解结果表明,优化后的中间包利于夹杂物的上浮去除,夹杂物总量平均为原包型的41.75%。     

COREX炼铁尾气生产海绵铁的研究

研究了把ＣＯＲＥＸ尾气改质成还原煤气,并采用竖炉法生产海绵铁的工艺流程以及该工艺对还原气和海绵铁质量的影响。