高溫鋼渣余熱回收系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展以及鋼鐵需求量的增長，鋼渣作為鋼鐵生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，其排放量也逐年增加。由于其排出溫度高，產(chǎn)量大，如果不能進行合理的處理并加以利用，不僅是對二次資源和能源的極大浪費，而且還會對環(huán)境造成很大的污染，因此，鋼渣的綜合利用問題逐漸引起了我國鋼鐵行業(yè)同仁的重視。
　　煉鋼過程中排出的熔融鋼渣溫度達1450℃-1650℃，蘊含熱量約2000MJ/t，相當于61kg標準煤，屬于高品質(zhì)余熱資源，極具開發(fā)利用價值。然而，目

2、前國內(nèi)關(guān)于鋼渣熱量回收方面的研究很少，鋼渣的余熱回收技術(shù)還不成熟，現(xiàn)有處理工藝都有各自的優(yōu)缺點。很多鋼鐵企業(yè)都是采用水沖渣，不僅熱回收率低，浪費大量的水資源，而且處理后的渣粒不均勻，有的處理方式甚至還會產(chǎn)生含硫水蒸汽，對環(huán)境造成污染;此外還有風淬法、?；喎?、滾筒法等鋼渣處理工藝，但是都是以提高冷渣性能、減少耗水量、降低環(huán)境污染等為目的，而并沒有考慮熱量的回收問題。在能源緊張、提倡綜合用能的時代，如何能夠?qū)崿F(xiàn)鋼渣余熱的高效回收，是我國鋼

3、鐵企業(yè)高度關(guān)注的研究課題之一，同時也是一個世界性的前沿課題和技術(shù)難題。因此，加速研究開發(fā)鋼渣余熱回收利用技術(shù)是目前鋼鐵工業(yè)亟待解決的一個重要研究課題?；诖耍疚奶岢隽艘环N鋼渣余熱回收系統(tǒng)，通過對流和輻射換熱，將鋼渣顯熱傳遞給溫度相對較低的空氣以及水冷壁。該系統(tǒng)能夠在有效回收高溫鋼渣余熱的同時，滿足對鋼渣后續(xù)處理的要求。
　　本文首先建立了鋼渣余熱回收的三維數(shù)值計算模型，利用CFD數(shù)值模擬軟件FLUENT對設(shè)計方案中的的流動傳熱過

4、程進行了數(shù)值模擬，分析其流場及溫度場分布，在此基礎(chǔ)上，研究探討了入口不同風速和風溫大小對出口處空氣平均溫度以及熱回收效率的影響，為該系統(tǒng)的工程應(yīng)用提供了一定的設(shè)計依據(jù)。模擬結(jié)果表明:隨著入口風速的增加，鋼渣余熱回收效率逐漸升高，鋼渣溫度逐漸越低，但是出口處回收到的空氣溫度也逐漸降低，使得后續(xù)換熱設(shè)備的傳熱溫差減小，傳熱面積增加，成本上升，而且隨著入口風速的增加，空氣流量也越來越大，大風量對送風設(shè)備的要求也是非常高的。隨著入口風溫的升高，

5、空氣出口溫度逐漸升高，有利于后續(xù)的回收利用;由于換熱溫差的減小，鋼渣出口溫度也相應(yīng)升高;而熱回收效率隨著風溫的升高而逐漸降低。因而要想獲得較高的出口空氣溫度，必然會使鋼渣的排出溫度也很高，浪費能量，而且熱回收效率也不高。因此選擇合適的入口空氣速度與溫度需要綜合考慮熱量回收效益以及設(shè)備的成本等因素。當系統(tǒng)入口風溫取180℃，風速為8m/s時，得到空氣出口平均溫度為724K(451℃)，鋼渣平均溫度為1170K(897℃)，熱回收效率達22