竖冷炉内烧结矿分布的DEM模拟

为研究竖冷炉料层透气性以改善冷却气体分布,建立梅钢竖冷炉单料仓扁平模型,采用离散单元法模拟研究了竖冷炉布料和排料过程,获得了稳态下竖冷炉内烧结矿分布和孔隙率分布的微观信息。结果表明,布料时由于落料点位置的变化,烧结矿会产生偏析分布。在烧结矿流动稳定的状态下,炉腔存在准静止区、活塞流区和汇聚流区3种流动区域;就烧结矿分布而言,炉腔中心区含有更多的10～25 mm和25～40 mm颗粒,炉腔中间区则分布有更多的40～80 mm和80～150 mm颗粒,炉腔边壁区中上部25～40 mm和40～80 mm颗粒的质量分数更高,而下部80～150 mm的颗粒质量分数更高。上述烧结矿分布使炉腔边壁区和中间区发生大颗粒偏析,炉腔中心区发生小颗粒偏析;孔隙率呈炉腔边壁区和中心区较大、中间区较小的“U”形分布。料层透气性在边壁区最好,导致冷却气体易从边壁区逸出。为改善冷却气体在炉内的分布,可尝试从缩小入炉烧结矿粒度范围以及开发新型布料装置展开进一步研究。     

竖冷炉内烧结矿分布的DEM模拟

为研究竖冷炉料层透气性以改善冷却气体分布,建立梅钢竖冷炉单料仓扁平模型,采用离散单元法模拟研究了竖冷炉布料和排料过程,获得了稳态下竖冷炉内烧结矿分布和孔隙率分布的微观信息。结果表明,布料时由于落料点位置的变化,烧结矿会产生偏析分布。在烧结矿流动稳定的状态下,炉腔存在准静止区、活塞流区和汇聚流区3种流动区域;就烧结矿分布而言,炉腔中心区含有更多的10~25 mm和25~40 mm颗粒,炉腔中间区则分布有更多的40~80 mm和80~150 mm颗粒,炉腔边壁区中上部25~40 mm和40~80 mm颗粒的质量分数更高,而下部80~150 mm的颗粒质量分数更高。上述烧结矿分布使炉腔边壁区和中间区发生大颗粒偏析,炉腔中心区发生小颗粒偏析;孔隙率呈炉腔边壁区和中心区较大、中间区较小的“U”形分布。料层透气性在边壁区最好,导致冷却气体易从边壁区逸出。为改善冷却气体在炉内的分布,可尝试从缩小入炉烧结矿粒度范围以及开发新型布料装置展开进一步研究。     

竖式冷却回收烧结矿显热工艺在梅钢的应用

竖式冷却回收烧结矿显热是烧结余热资源高效回收利用的一项新技术,梅钢从环保和节能两方面考虑选择了该技术对其烧结余热进行回收利用。本文介绍了竖冷炉工艺的生产能力、工艺流程和气固换热前后的设计指标,并使用数值模拟和热量衡算对炉型选择和风量选择等设计方案进行了前期计算,同时描述了竖冷炉工艺的调试结果和存在的问题,以供同行借鉴与参考。     

冷却竖炉内烧结矿运动行为模拟研究

竖式冷却回收烧结矿显热是烧结过程余热资源高效回收利用的一项新技术。以中冶东方设计的冷却竖炉为原型,按照等比例缩小建立了三维的几何模型,采用离散单元方法(DEM)对炉内烧结矿颗粒的运动行为进行了模拟研究。模拟结果显示:顶部的"人"字形入料口导致烧结矿粒度的炉内偏析,使炉内孔隙率分布表现为边缘大,中间小,左边大,右边小的规律;对底部排料来说,使用多排料口同时排料或者周期很短的间歇式排料,会使烧结矿在炉内下降的速度较均匀。     

烧结余热竖罐式回收利用工艺流程

烧结过程余热资源的回收与利用是降低烧结工序能耗的主要方向与途径之一。针对于传统冷却机在余热回收利用方面存在着系统漏风、回收余热品位和效率偏低等难以克服的弊端,借鉴干熄焦中干熄炉的结构和工艺,提出了烧结矿余热竖罐式回收利用的结构与工艺,明确了其中的3个关键问题。研究表明,竖罐式回收利用是烧结余热资源高效回收与利用的一条新的途径;其不但实现了对烧结矿余热的高效回收,而且,热风即载热介质品质较高,从而有利于后续的余热利用;罐体内料层阻力特性、料层内气固传热以及冷却方式对烧结矿冶金性能的影响是罐式回收是否可行的3个关键问题。     

烧结矿竖式冷却工艺及其工业应用关键问题

概述了烧结矿竖式冷却工艺发展历程,并从吨矿蒸汽回收量、发电量以及减碳、减排量等方面介绍了梅钢烧结矿竖式冷却工艺工业试验进展.研究认为,烧结矿料层空隙率及其分布均匀性对于高温烧结矿与冷却气体的充分接触及换热具有重要意义,烧结矿粒度组成决定了料层空隙率,布料偏析及烧结矿颗粒运动影响料层空隙率大小及均匀性.实际生产中,应确定适宜入炉烧结矿粒度范围,设计偏析改善装置以及保持烧结矿颗粒整体流.     

烧结矿粒度组成对竖冷炉运行影响的DEM模拟

 为改善竖冷炉内空隙率分布,促进矿气接触换热,从降低烧结矿入炉粒度上限的角度设计了粒度分布范围逐渐减小的3种工况,并以梅钢竖冷炉单个炉腔准三维扁平模型为基础,采用离散单元法模拟研究了炉内烧结矿流速分布、空隙率分布和压降分布的变化规律。结果表明,采用10～150 mm的入炉粒度组成,中心风帽上方会形成矩形低速区,降低烧结矿下移速度的均匀性;低空隙率区逐渐扩大,并形成炉腔中间区空隙率较低,边缘和中心区空隙率较高的分布。炉内空隙率偏析最严重,分布均匀性最差;炉内40%区域为高压降区,主要分布在炉腔中间区;20%区域为低压降区,主要分布在炉腔中心区,造成炉内气流偏析亦最严重。减少入炉粒度上限后,矩形低速区得以消除,烧结矿流动整体性得以提高;当采用10～90 mm的入炉粒度组成时,可以提高空隙率最小值,并降低炉腔中间区与边壁和中心区空隙率的差值,使得空隙率的偏析程度最小,均匀性最高;同时能够降低压降的最大值、提高最小值,并扩大中压降区范围,从而缓解炉内气流偏析分布,提高其分布的均匀性。通过增设二次破碎工艺降低烧结矿入炉粒度上限可以成为改善烧结矿竖冷炉运行的一种实践方向,今后应开展最适宜的烧结矿入炉粒度范围及各粒度段质量分数的研究。     

竖冷炉内烧结矿运动行为的离散元模拟

利用离散单元法研究烧结矿竖冷炉在排料过程中颗粒运动的流型和速度分布.模拟结果表明,烧结矿颗粒在下移过程中,运动流型依次呈"一"→"S"→"V"转变;在竖冷炉腔内的大部分区域,烧结矿颗粒保持整体流动;在中心风帽上方的局部区域(宽480 mm,高1280 mm),运动流型会随排料的进行在整体流和漏斗流之间转变.烧结矿颗粒速...     

烧结矿余热回收中试竖罐结构和操作参数解析

烧结矿余热竖罐式回收技术是高效回收烧结矿余热的有效方式之一。在先前理论和实验研究的基础上,以中试竖罐为研究对象,基于非流态化床气固流动与传热理论,建立了竖罐料层内气固传热的解析数学模型,研究了单一参数对竖罐内气固传热过程的影响,然后利用多指标正交试验法进行参数优化,采用加权综合评分法对出口冷却风携带值和料层阻力损失2项指标进行量化处理,得出了中试竖罐适宜的结构和操作参数。研究结果表明,对处理量为40t/h的中试竖罐系统,其适宜热工参数为:冷却段直径4.4m、冷却段高度6.6m、冷却风表观流速0.6m/s。     

烧结矿竖冷窑——烧结厂能量回收的新标准

针对国内基于横向流动原理的烧结矿环形冷却机传热效率低、污染环境问题,普锐特冶金技术开发了一种新型烧结矿竖冷窑。竖冷窑的设计采用逆向流动原理,能够有效地利用高温烧结矿的全部显热,使热量传递给竖炉内逆向流经烧结料床的冷却空气。与传统的环形烧结矿冷却机相比,竖冷窑所需冷却空气少,灰尘排放少,热回收率提高70%。普锐特竖冷窑的一个独特优点是装料系统的设计能够保证烧结矿均匀分布,消除了偏析现象。特殊设计的出料系统能够有效地控制竖冷窑的冷却效果。普锐特冶金技术和鞍钢集团工程技术公司合作为鞍钢265 m2烧结机安装了首台竖冷窑。该项目回收的余热将被用来产生蒸汽,蒸汽通过汽轮机驱动系统带动烧结主抽风机,无需使用外部能源,大幅度降低运行成本。     

Introduction and prospect of pre- reduction- cooling sinter by metallurgical gas

According to the research progress of low temperature reduction degradation index (RDI) of sinter at home and abroad, and drawing on the vertical tank type waste heat recovery device, a new process of pre- reduction- cooling sinter in the shaft furnace using metallurgical gas was proposed. The process utilizes metallurgical gas to pre- reduction and cool the high- temperature sinter, which can greatly improve the RDI of the sinter in the blast furnace, and at the same time achieve the efficient utilization of the residual heat of the sinter. The results show that, with the decreasing of sinter cooling rate, Fe2O3 in sinter gradually disappears, FeO content gradually increases, RDI+6. 3 and RDI+3. 15 of sinter significantly increase, and RDI-0. 5 gradually decreases. The research results propose key issues to be solved in order to realize the application of the process in production practice.     

JFE应对高炉低质量原燃料的技术措施

介绍了JFE为应对低质量烧结矿和焦炭而开发的技术措施,包括三并罐无料钟炉顶、高焦炭混装比和在高炉中使用部分金属化炉料等技术。使用三并罐无料钟炉顶,可以在使用大量细粒烧结矿和低质量焦炭时,仍能保持低还原剂比和高利用系数操作。提高焦炭混装比可以扩大原料选择范围,加大低价矿的使用比率。在焦炭混装比为120kg/t情况下,发现炉身透气性阻力较大降低,炉身效率得到提高。在技术经济指标保持不变的情况下,对铁矿石原料的要求可以降低。介绍了这些技术的开发背景及其应用效果,也简介了在低质量炉料时,使用金属化炉料降低还原剂比和保持高炉顺行的效果。     

烧结矿颗粒DEM参数的测定与标定

摘要：为了获取烧结矿颗粒在离散元法中所涉及的关键运动参数,通过实验确定了不同粒径范围的颗粒密度、弹性模量、泊松比、弹性恢复系数以及静摩擦因数。基于Hertz Mindlin接触模型,通过实验和离散单元法仿真对比堆积的静止角,得到了适用于球形颗粒模拟状态下,烧结矿的滚动摩擦因数。结果表明：烧结矿密度、弹性模量及颗粒间动摩擦因数与粒径大小近似正线性相关;颗粒间弹性恢复系数与静摩擦因数随粒径增大逐渐减小。通过转鼓实验,对比了混合粒径状态下模拟和实验形成的自由表面,表明实验结果与计算结果吻合较好,误差在5%以内,进而表明所测离散单元参数准确程度较高,可用于后续烧结矿布料及余热竖罐内下移的模拟研究。     

Influence of limestone particle size on iron ore sinter properties and productivity

Iron ore fluxed sinter is the main ferrous burden of Jindal south west steel limited (JSWSL) blast furnaces. In sinter plant fluxes including limestone and dolomite are added to improve the sinter properties of iron ore and to provide an appropriate slag composition of the blast furnace. The raw material grain size affects the sinter process considerably because the sinter productivity and quality are strongly dependent on the green permeability of the bed, which is determined by the particle size distribution of the raw materials, the granulation effectiveness and by the sintering process itself. It is well‐known that in fluxed sinter, the size of limestone affects productivity and physical and metallurgical properties of the sinter. It is therefore necessary to understand the role of limestone particle size on sinter properties and productivity. In the present work laboratory sintering experiments have been carried out with different levels of limestone mean particle size (from 0.14 to 1.83mm) to understand the influence of limestone particle size on mineralogy, productivity, physical and metallurgical properties of the sinter. Sinter productivity increased with increasing limestone mean particle size due to improved sinter bed permeability. Sinter with limestone mean particle size of 1.25 to 1.52 mm yielded better sinter strength and lower RDI compared to sinter with smaller or larger limestone mean particle size. Higher sinter strength is due to better and uniform distribution of limestone particles, and better bed permeability enabled easy assimilation and effective distribution of calcium ferrite phases. The improvement in sinter RDI is due to change in mineralogy of the sinter compared to coarser and finer limestone mean particle size.     

基于环冷机冷却能耗最小目标的工艺参数优化

以冷却能耗理论为基础,对460m2环冷机进行周向分段,借助Fluent平台模拟环冷机内部烧结矿热交换过程,获取一个循环内烧结矿多点温度数据,将其与实测数据进行对比,验证了数学模型正确性.针对孔隙率、非余热回收区入口风速、余热回收区气体入口温度和烧结矿料层厚度等工艺参数,采用控制变量法进行单因素的仿真研究,将模拟结果用冷却能耗理论进行分析,得出各参数对环冷机冷却能耗的影响.运用正交实验法分析上述4个参数,得到了环冷机最优化参数设置.研究结果表明:在最优化参数组合下1t烧结矿温度从650℃降至70℃所需标况风量为1851.4m3,比实际工况时减少了27.6％.     

烧结矿竖罐内气固传递过程的实验研究

摘要：基于热力学第二定律和非平衡热力学理论,推导出烧结矿颗粒床层内气固传递特性的一般关系式,并借助自制气固传热实验平台,研究影响烧结矿床层内气固传递特性的主要因素及其影响规律。结果表明：平均传递系数随空气出口温度的升高而逐渐增加。当空气出口温度大于某一数值时,空气流量的增加和烧结矿颗粒直径的减小会导致平均传递系数的增加,反之亦然。对于某一特定的实验工况,随着颗粒雷诺数的增加,温度传递Nusselt数和平均传递Nusselt数逐渐减小,而压力传递Nusselt数逐渐增加,并且当空气出口温度低于某一数值时,平均传递Nusselt数会出现小于0的情况,对强化烧结矿床层内气固传热过程不利。