球團豎爐內最佳氣流分布的研究及其應用

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1、第27卷第4期武漢科技大學學報(自然科學版)Vol.27,No.42004年12月J.ofWuhanUni.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Dec.2004球團豎爐內最佳氣流分布的研究及其應用111,23333董輝,蔡九菊,王國勝,蔡漳平,王峰,曹洪志,崔斌(1.東北大學國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室,遼寧沈陽,110004;2.沈陽化工學院,遼寧沈陽,110142;3.濟南鋼鐵股份有限公司,山東濟南,250101)摘要:針對“導風墻2烘干床”式球團豎爐的高效化,討論豎爐某個利用系數下的“最佳

2、”氣流分布。研究結果表明,同時滿足焙燒溫度、焙燒帶內的氧濃度和焙燒帶內氣流分布均勻性的氣流分布,即為“最佳”氣流分布,它由充足的焙燒和冷卻風量以及適宜的氣流分流來確定。關鍵詞:球團;豎爐;填料床;固定床;氣流;水當量+中圖分類號:TF521.1;TF061.26文獻標識碼:A文章編號:1672-3090(2004)04-0354-04從本質上而言,球團豎爐(簡稱豎爐)是一種某個利用系數下所應具有的氣流分布。豎爐在氣固逆流式熱交換設備。研究豎爐內氣流運動是“最佳”氣流分布下,生產順行,爐況良好,成球質強化豎爐熱交換,對提高豎爐產量和

3、成品球質量量好且工序能耗最小。這里暫不討論氣流分布均以及降低球團工序能耗具有重要的意義。對于一勻性問題。座正在運行的豎爐,為了達到某個利用系數,其爐2“最佳”氣流分布的確定內應具有氣流分布狀況。迄今,有關這方面的研[1~3]究尚未見報道。在前期研究的基礎上,將氣2.1焙燒和冷卻風量的確定[7]流分布稱為爐內“最佳”氣流分布,提出并界定爐將水當量比引用到豎爐中:單位時間內通內“最佳”氣流分布,并闡述了爐內“最佳”氣流分過豎爐某個橫截面的球團每升高1℃所吸收的熱布的確定和控制。研究結果表明,它不僅可用于量,稱為爐內這個截面上球團水當量

4、,即固相水當指導現有豎爐的爐況調整,而且可供豎爐的設計量;單位時間內通過豎爐某個橫截面的氣體每升參考。本研究適用于以磁鐵礦為主要原料的豎高1℃所吸收的熱量,稱為爐內這個截面上氣相爐。水當量。爐內某個截面上氣相和固相水當量的比值稱為爐內這個截面上的氣固水當量比。如果這1“最佳”氣流分布的內涵個截面取在焙燒帶上,則稱為焙燒帶的氣固水當球團焙燒過程是高溫固結的過程,其中伴隨量比;取在冷卻帶上,稱為冷卻帶的氣固水當量[4]著磁鐵礦的氧化反應。為了保證磁鐵礦的充比。氣固水當量的具體表達式如下:分焙燒,對焙燒帶提出如下要求:①保證焙燒帶內Ws

5、=msCs(1)的焙燒溫度;②保證焙燒帶內的氧濃度;③保證焙Wg=qvCg(2)燒風在焙燒帶內均勻分布,主要指焙燒帶寬度方R=Wg/Ws(3)向上的均勻性。其中,根據文獻[4,5]和生產實式中:Ws———爐內某個截面上的固相水當量,kJ/踐,一般可將焙燒溫度設定為1200~1250℃,將(K·h);ms———通過豎爐某個橫截面的球團流焙燒區(qū)的氧濃度設定為5%以上。焙燒溫度實質量,kg/h;Cs———這個截面的球團比熱,kJ/(kg·上是焙燒帶內焙燒風(即來自燃燒室的燃燒氣K);Wg———豎爐某個截面上的氣相當量,kJ/(K3體)和

6、球團的氣固綜合溫度。根據生產實踐和熱·h);Mg———通過豎爐某個橫截面的氣流量,m/[6]3工測試,當焙燒帶的氣固綜合溫度為1200~1h;Cs———這個截面的球團比熱,kJ/(m·K);250℃時,對應焙燒風的溫度為1130~1150℃。R———某截面上的氣固水當量比。至此,將保證焙燒帶內的焙燒溫度、氧濃度和分布爐內氣固水當量比是確定焙燒和冷卻風量的均勻的氣流分布稱為“最佳”氣流分布,即豎爐在主要依據,是判斷爐內焙燒和冷卻風量是否充足收稿日期:2004-09-14基金項目:國家自然科學基金資助項目(50334020);國家重點

7、基礎(973)研究發(fā)展規(guī)劃項目(2000026300).作者簡介:董輝(1969-),男,東北大學國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室,碩士生.2004年第4期董輝,等:球團豎爐內最佳氣流分布的研究及其應用355的判據。對于“導風墻2烘床”式豎爐,當原料以此時焙燒帶的氧濃度還未達到要求,則說明燃料磁鐵礦為主時,焙燒帶的水當量比取0.7~0.9,的熱值偏低,必須提高燃料的熱值,如在熱值為3冷卻帶取0.9~1.1,其中焙燒帶的水當量比不是3000kJ/m以下的燃料便是如此。絕對的,它受球團礦原料組成和爐料透氣性等因素的影響,如爐料透氣性較好

8、時,焙燒帶的水當量[7]比可取得稍小些。根據水當量比的定義,推出豎爐某個利用系數下所需的焙燒風量和冷卻風量:qv,h=Rums,hCs,h/Cg,h(4)qv,c=Rdms,cCs,c/Cg,c(5)3式中:qv,h,qv,c———焙燒風量和冷卻風

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