钢铁烧结过程气体流场数值模拟与风量分布优化

学术精汇

作者：

陈许玲1 王鑫1 范晓慧1 甘敏1 季志云1 罗文平2 赵改革2 汤乐云2 方天任1 黄晓贤*1

作者单位：

1. 中南大学资源加工与生物工程学院2. 湖南华菱湘潭钢铁有限公司

摘要：

在系统研究烧结料层各带的流动阻力特性的基础上，结合计算流体力学方法及化学反应动力学模型建立烧结过程气体流场数值模拟模型，计算得到烧结过程料层内的气体流场和气-固相温度场，并采用烧结杯试验进行验证。基于烧结过程数值模拟模型，分析降低烧结前期和后期风量、提高中期风量的优化分布方案对料层热状态的影响规律。研究结果表明：料层最高温度和烧结过程风量的计算相对误差分别小于4.0%和6.5%。采用优化的风量分布后，烧结前期料层热状态改善较为明显，料层最高温度提高约18℃，熔融带厚度增加了约11mm，开始形成时间提前了约2min，有利于上层物料形成更多的液相，并充分冷凝结晶；烧结中期风量的提高，弥补了前期风量降低对垂直烧结速度降低的不利影响；烧结后期料层的燃烧反应结束，熔融带逐渐变薄，风量降低使得料层最高温度有所下降，可避免下部料层因温度过高而出现过熔现象。采用风量分布优化方案后，有助于提高烧结成品率和转鼓强度，同时在不影响垂直烧结速度的前提下，每吨混合料的空气消耗量可降低约5.8%，有助于降低风机电耗、减少废气总排放量，提升流程绿色化水平。

关键词：

钢铁烧结气体动量方程过程状态数值模拟流场

刊期：

2022，11（53）

所属栏目：

矿业工程·冶金工程·环境工程·化学与化学工程·材料科学与工程

基金资助：

国家自然科学基金资助项目(51804347),中南大学研究生自主探索创新项目(2020zzts748)

分类号：

TF046

DOI：

10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.002

页数：

页码：

4217-4225

来源期刊

中南大学学报(自然科学版)