论文部分内容阅读
烧结矿余热竖罐式回收是本课题组提出的一种具有知识产权的余热资源高效回收工艺，其吨矿发电量有望比现有指标提高一倍，已被纳入我国《钢铁工业调整升级规划(2016-2020)》中。竖罐结构参数和操作参数决定其出口热载体参数，进而直接影响后续吨矿发电量。迄今，有关竖罐热工参数的研究绝大部分限于本课题组，其侧重于数值计算和实验研究，尚缺乏确定热工参数的原则及方法，且研究工况有限，同时，烧结余热竖罐式回收系统的热力学分析尚处于空白。基于此，本文完善了竖罐3维局部热非平衡稳态模型，提出了竖罐适宜热工参数的判据，凝练出确定竖罐热工参数的原则及方法，预测了生产过程中可能遇到的典型工况，藉此开展了典型工况下竖罐内气固传热的数值研究，进而进行了烧结余热竖罐式回收系统的热力学分析。主要结论及创新:
(1)将烧结矿下移速度和基于移动床模式的烧结矿层气固体积传热系数、阻力特性系数嵌入气固传热模型中，藉此建立竖罐3维局部热非平衡稳态模型，并通过小试验证:烧结矿出口温度计算值与实测值平均误差为8.51％，气体出口温度计算值与实测值间的平均误差为5.95％。
(2)出口热载体焓炯是竖罐适宜热工参数的判据，以表征竖罐式余热回收系统的净发电量。确定竖罐热工参数的原则:满足竖罐基本工艺温度要求;兼顾烧结矿顺行以及气流分布均匀性;选取竖罐出口热载体焓炯作为热工参数优化评价指标。确定竖罐热工参数的方法:确定满足竖罐工艺温度要求的热工参数范围;设计正交试验，以热载体焓（火用）最大为目标函数，根据热工参数约束范围优化热工参数，获得竖罐适宜结构和操作参数组合。
(3)260万t/a竖罐适宜参数:基于单罐设计时，冷却空气进口温度353K，冷却段直径8.0m，冷却段高度9.0m，冷却空气进口质量流量为86kg/s，在此参数组合条件下单位时间竖罐出口热载体携带的焓炯为20.31MW，竖罐气固水当量比为1.18;基于双罐设计时，冷却空气进口温度353K，冷却段直径6.0m，冷却段高度8.0m，冷却空气进口质量流量为50kg/s，在此参数组合条件下单位时间竖罐出口热载体携带的焓炯为20.54MW，竖罐气固水当量比为1.31。
(4)采用焓分析和（火用）分析方法，开展烧结机—竖罐—锅炉余热回收系统的热力学分析，结果表明:烧结、竖罐、余热锅炉子系统和全系统的热效率分别为35.67％、86.36％、9.83％和24.59％，与传统烧结机—环冷—锅炉余热回收系统比热效率提高39.32％;（火用）效率分别为25.28％、71.57％、91.09％和16.48％，与传统烧结机—环冷—锅炉余热回收系统比（火用）效率提高94.79％。
(1)将烧结矿下移速度和基于移动床模式的烧结矿层气固体积传热系数、阻力特性系数嵌入气固传热模型中，藉此建立竖罐3维局部热非平衡稳态模型，并通过小试验证:烧结矿出口温度计算值与实测值平均误差为8.51％，气体出口温度计算值与实测值间的平均误差为5.95％。
(2)出口热载体焓炯是竖罐适宜热工参数的判据，以表征竖罐式余热回收系统的净发电量。确定竖罐热工参数的原则:满足竖罐基本工艺温度要求;兼顾烧结矿顺行以及气流分布均匀性;选取竖罐出口热载体焓炯作为热工参数优化评价指标。确定竖罐热工参数的方法:确定满足竖罐工艺温度要求的热工参数范围;设计正交试验，以热载体焓（火用）最大为目标函数，根据热工参数约束范围优化热工参数，获得竖罐适宜结构和操作参数组合。
(3)260万t/a竖罐适宜参数:基于单罐设计时，冷却空气进口温度353K，冷却段直径8.0m，冷却段高度9.0m，冷却空气进口质量流量为86kg/s，在此参数组合条件下单位时间竖罐出口热载体携带的焓炯为20.31MW，竖罐气固水当量比为1.18;基于双罐设计时，冷却空气进口温度353K，冷却段直径6.0m，冷却段高度8.0m，冷却空气进口质量流量为50kg/s，在此参数组合条件下单位时间竖罐出口热载体携带的焓炯为20.54MW，竖罐气固水当量比为1.31。
(4)采用焓分析和（火用）分析方法，开展烧结机—竖罐—锅炉余热回收系统的热力学分析，结果表明:烧结、竖罐、余热锅炉子系统和全系统的热效率分别为35.67％、86.36％、9.83％和24.59％，与传统烧结机—环冷—锅炉余热回收系统比热效率提高39.32％;（火用）效率分别为25.28％、71.57％、91.09％和16.48％，与传统烧结机—环冷—锅炉余热回收系统比（火用）效率提高94.79％。