氫氣直接還原豎爐溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的模擬.pdf

1、根據(jù)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，目前急需要一種具有生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染少、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)的煉鐵工藝來替代現(xiàn)有的能耗高、污染嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量低的煉鐵工藝。氣基直接還原煉鐵工藝除具有以上優(yōu)點(diǎn)外，而且生產(chǎn)流程短、雜質(zhì)含量少從而逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在此背景下本文對(duì)氣基直接還原工藝的主體設(shè)備豎爐的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究。
　　從還原氣利用率和達(dá)到預(yù)定溫度兩個(gè)方面對(duì)豎爐內(nèi)的最小需氣量進(jìn)行了理論計(jì)算，確定了球團(tuán)礦的需氣量。并對(duì)直接還原豎爐

2、內(nèi)球團(tuán)礦的熱平衡進(jìn)行了計(jì)算。通過DEM-CFD耦合的方法對(duì)球團(tuán)礦的通風(fēng)阻力進(jìn)行了模擬，得到的擬合方程用于球團(tuán)礦通風(fēng)阻力的計(jì)算。
　　采用計(jì)算流體軟件FLUENT建立了豎爐的氣固傳熱模型。將球團(tuán)礦簡(jiǎn)化為多孔介質(zhì)，物料的運(yùn)動(dòng)采用滑移網(wǎng)格模擬，還原反應(yīng)采用三步反應(yīng)參與計(jì)算，得到氫氣直接還原鐵豎爐還原段的溫度場(chǎng)，同時(shí)也能夠得出還原產(chǎn)物隨高度的變化情況，并計(jì)算出還原氣的熱效率。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，隨著氫氣氣量的增加還原段溫度梯度逐漸變窄

3、，爐頂氣溫度逐漸升高，并且還原氣的熱效率逐漸降低。簡(jiǎn)化的豎爐還原段氣固傳熱模型適用于氫氣直接還原豎爐還原段溫度場(chǎng)的預(yù)測(cè)以及爐內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)物的分析。
　　通過DEM-CFD耦合方法對(duì)豎爐不同的床層條件進(jìn)行了數(shù)值分析，研究了氣體流場(chǎng)的變化規(guī)律。結(jié)果表明倒“V”形床層結(jié)構(gòu)，可以有利于降低料層上部中心氣流的速度，延長(zhǎng)氣體的停留時(shí)間，保持豎爐內(nèi)溫度，同時(shí)也有利于減少粉塵的帶出。顆粒的直徑大小對(duì)豎爐內(nèi)氣體的流速變化有一定的影響。隨著顆粒直徑的增大