煤粉和矿粉复合喷吹时高炉风口回旋区数学模型

在气粉两相流运动方程基础上，联立气体循环流模型和煤粉，矿粉、焦炭和气相燃烧等反应的动力学方程及各相之间的传热方程，建立了高炉风口回旋区的一维数学模型。并对几个实际过程进行了模拟仿真计算，验证了备单元过程模型的适应性，并确定了模型参数。     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的三维数值模拟研究

炉顶煤气循环氧气高炉是一种全新的炼铁新工艺,它可以有效提高煤比、减少CO₂的排放.但是其复杂的燃烧条件将使煤粉在回旋区内的燃烧及高炉下部的行为发生很大变化.为了了解氧气高炉炼铁新工艺条件下喷吹煤粉的复杂现象,建立了一个氧气高炉条件下的氧煤枪-直吹管-风口-回旋区-焦炭床的三维数学模型,研究了氧气高炉下部的温度场、浓度场及煤粉的流动和燃烧特性.模拟结果表明,氧气高炉条件下的回旋区温度显著升高、高温区面积扩大,CO₂含量提高,焦炭床内CO含量显著增加.此外,与传统高炉相比,氧气高炉回旋区表面的煤粉燃尽率增加了10.24%.      

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的数值模拟

炉顶煤气循环-氧气鼓风高炉炼铁新技术的工艺特点决定了煤粉在其回旋区内的燃烧条件与传统高炉相比将发生很大变化.本文建立了氧气高炉直吹管—风口—回旋区下部煤粉流动和燃烧的数学模型,研究了入口布置方式、氧含量、循环煤气温度以及H₂O和CO₂含量对煤粉燃烧的影响.模拟结果表明:三种引入方式中,假想的循环煤气和氧气混合进入方式明显优于循环煤气和氧气单独进入方式.当氧的体积分数由80%增加到90%,相应的煤粉燃尽率由87.525%提高到93.402%.循环煤气温度对煤粉燃尽率的影响并不显著.循环煤气中H₂O和CO₂的体积分数提高5%,风口轴线上气体的最高温度分别降低124 K和113 K.     

高炉焦炭回旋区内煤粉燃烧的三维数字模拟

法国钢铁工业在80年代初期就引进了喷吹煤粉技术。早在1984年5月，于齐诺尔(USINOR)敦刻尔克厂2号高炉就创造了喷吹煤粉143k/t铁的世界纪录。目前，于齐诺尔的所有高炉都喷吹煤粉。高炉喷煤后，企业获得的效益是显而易见的。不但降低了生铁成本，而目．还延长了焦炉的使用寿命，潜在效益十分可观。     

高炉焦炭回旋区内煤粉燃烧的三维数字模拟

法国钢铁工业在80年代初期就引进了喷吹煤粉技术。早在1984年5月．于齐诺尔(USINOR)敦刻尔克厂2号高炉就创造了喷吹煤粉143kg/t铁的世界纪录。目前，人地齐诺尔的所有高炉都喷吹煤粉。高炉喷煤后，食业获得的效益是显而易见的。不但降低了生铁成本，而且还延长了焦炉的使用寿命，潜在效益十分可观。     

喷吹神东高钙烟煤对高炉回旋区热状态的影响

高炉风口和回旋区的热状态对炉内煤气流的一次分布具有重要影响,进而影响高炉的经济技术指标。为探究喷吹神东高钙烟煤对高炉回旋区热状态的影响,本文通过收集某钢铁企业试烧期间高炉鼓风参数及其他各项操作参数,采用Fluent仿真模拟方法,建立风口回旋区的三维燃烧模型,系统分析不同喷吹条件下温度分布、气体分布、速度分布的变化规律,从而确定在风口复杂条件下喷吹神东高钙烟煤对高炉回旋区热状态的影响。模拟计算结果表明：神东高钙烟煤和ES无烟煤燃烧后产生的还原气体量最多,生产时有利于矿石的还原;向高炉喷吹神东高钙烟煤、HX烟煤、WN烟煤、SG烟煤与ES无烟煤混合煤粉时,燃尽率分别为72.25%、70.11%、68.87%、67.56%,神东高钙烟煤与ES无烟煤混合喷吹时煤粉的燃尽率最高,这是由于神东高钙烟煤和ES无烟煤的CaO质量分数较高,其在风口、回旋区内的燃烧特性最佳;混合喷吹神东高钙烟煤与ES无烟煤时,风口、回旋区内的煤气成分和煤粉燃尽率等方面要强于其他三种情况,适宜向高炉喷吹。     

高炉喷吹煤和废塑料混合燃料燃烧过程的数值模拟

采用数学模型预测高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在直吹管的燃烧过程,数学模型包括气相流动、混合燃料的燃烧、辐射传热等子模型.模拟结果表明,燃料总的燃烧效率能达到90%以上,高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在高炉的燃烧行为介于高炉单独喷吹煤粉和废塑料两者之间,高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在理论上是切实可行的.     

喷吹煤粉粒度对燃烧性能影响的研究

笔者利用等离子燃烧炉，研究了高炉喷吹煤粉粒度对燃烧性能的影响，结果表明：平均粒径增大而燃烧率呈明下降，粒度细化有助于燃烧；随粒度细化无烟煤燃烧率提高较大；粒度－０．０７５ｍｍ的含量在１０％～４０％区域内，燃烧率趋势线上升较明显，在大于４０％区域内对燃烧率影响不大；煤粉中如没有＋０．３０ｍｍ的粒度，有助于燃烧率提高。     

氯对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响

氯对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响与氯在煤粉中的赋存状态有关。当煤粉中的氯以C1-离子形态与金属离子形成化合物的状态存在时,煤粉中的氯则会抑制煤粉在高炉风口区域的燃烧过程。当煤粉中氯以HCl的形式存在时,煤粉中的氯则会改善煤粉在高炉风口区域的燃烧过程。在高炉喷吹煤粉燃烧过程中,17%左右的氯进入未燃煤粉中,进入到高炉煤气中的氯为83%左右。     

喷吹煤粉对高炉操作的影响

本文根据风口焦炭取样和从炉顶插入的垂直探针测量以及对高炉操作参数的分析结果研究了喷吹煤粉对高炉操作的影响。为了评价喷煤和其它参数对回旋区工作的影响使用了一维的煤粉燃烧模型。这些计算结果同实际高炉操作参数回归处理的结果相比较，发现它们之间彼此有很好的相关性。从风口取焦炭样了解到喷煤比能够影响回旋区的工作，包括回旋区的深度、焦炭的平均粒度和焦炭粉末（〈３ｍｍ）含量等。当喷煤比改变时，可以看到最大的区别     

高炉混合喷吹时煤粉燃烧率的研究

试验研究了混合喷吹条件下诸地煤粉燃烧率的影响。试验及回归得出混合喷吹时不同因素 粉燃烧率影响的定量关系，试验表明，简单采用干粉混合的方法添加不可燃粉料恶化了煤粉的燃烧条件，随添加量增加影响加剧，添加粉料中，白云石粉对煤粉燃烧率影响最大。在添加粉料不在于１０％时，喷吹烟分仍可达到较好的燃烧率。     

加强高炉回旋区煤粉燃烧行为的方法

为了向高炉大量喷吹煤粉，本文对回旋区煤粉燃烧行为进行了理论探讨，并结合实践对强化煤粉的燃烧提出了相应的方法．