釩鈦磁鐵礦焙燒豎爐內(nèi)氣體流動規(guī)律研究.pdf

1、焙燒是以釩鈦磁鐵礦為原料進行短流程直接提釩的主體單元操作之一，焙燒效果決定著釩的轉化率;焙燒豎爐是借鑒鋼鐵行業(yè)球團豎爐提出來的一種新型焙燒設備，其具有初始投資少、氧化鈉化效果好、能耗較低等優(yōu)點。從熱工角度而言，焙燒豎爐是一種直接接觸式氣固換熱器，且屬于顆粒移動床范圍，可近似為固定床，其科學問題是氣固流動與傳熱。其中，爐內(nèi)氣體流動是影響料層內(nèi)氣固熱交換的主要因素，因此，研究豎爐內(nèi)各股氣流的流向、流量及其分布等流動規(guī)律，對強化豎爐熱量交換、

2、提高球團礦產(chǎn)量和質量具有十分重要的意義。
　　釩鈦磁鐵礦焙燒豎爐具有雙氣流出口，使得豎爐氣流進出口處定解條件的確定較為復雜，這是計算的最大難點所在。本文首先開展了基礎實驗研究，確定了數(shù)值計算所需要的一些關鍵參數(shù);然后，在已建成的中試豎爐上進行了氣流分布特性測試，確定了數(shù)值計算所需要的邊界條件;在此基礎上，計算了爐內(nèi)三維穩(wěn)態(tài)氣體流動的速度場和壓力場，得到了料層內(nèi)氣體流動的基本規(guī)律，分析了影響氣體流動的主要因素及其影響規(guī)律。研究結果表

3、明:
　　(1)當導風墻上導風口處于打開狀態(tài)（記為狀態(tài)Ⅰ）時，豎爐內(nèi)存在6股氣流:從火口進入爐內(nèi)的焙燒風大部分氣流斜向上經(jīng)焙燒帶和預熱帶流出，小部分氣流直接穿過焙燒帶經(jīng)上導風口進入到導風墻內(nèi)，小部分氣流下行經(jīng)下導風口進入導風墻內(nèi);冷風口進入爐內(nèi)的冷卻風大部分氣流穿過冷卻帶經(jīng)下導風口進入導風墻內(nèi)，小部分可穿過均熱帶后經(jīng)上導風口進入導風墻內(nèi)，又有小部分可直接穿過焙燒預熱帶向上流出，豎爐內(nèi)可呈現(xiàn)出3種氣流分布模式、2種臨界工況。當導風墻

4、上導風口處于封閉狀態(tài)(記為狀態(tài)Ⅱ)時，豎爐內(nèi)存在4股氣流:焙燒風大部分氣流斜向上經(jīng)焙燒帶和預熱帶流出，小部分氣流下行經(jīng)下導風口進入導風墻內(nèi);冷卻風大部分氣流穿過冷卻帶經(jīng)下導風口進入導風墻內(nèi)，小部分可直接穿過焙燒預熱帶向上流出，豎爐內(nèi)呈現(xiàn)出2種氣流分布模式、1種臨界工況。
　　(2)操作參數(shù)中，流入風速比是影響氣流分布模式的最主要因素。狀態(tài)Ⅰ時:焙燒風速不變，調(diào)節(jié)冷卻風速至流入風速比比值κ★=1.13時，豎爐內(nèi)氣流分布模式處于臨界狀

5、態(tài)Ⅰ，當流入風速比比值κ★=2.8時，豎爐內(nèi)氣流分布模式處于臨界狀態(tài)Ⅱ;冷卻風速不變，調(diào)節(jié)焙燒風速至流入風速比比值κ★=1.01時，豎爐內(nèi)氣流分布模式處于臨界狀態(tài)Ⅰ，當流入風速比比值κ★=3.2時，豎爐內(nèi)氣流分布模式處于臨界狀態(tài)Ⅱ;由此可以得出，當調(diào)節(jié)冷卻風或焙燒風至流入風速比比值κ★≈1.1時，氣流分布模式均可達到臨界狀態(tài)Ⅰ，當流入風速比比值κ★≈3時，氣流分布模式達到臨界狀態(tài)Ⅱ。當處于狀態(tài)Ⅱ時，焙燒風速不變，調(diào)節(jié)冷卻風速至流入風速比

6、比值κ★=1.29時，豎爐內(nèi)氣流分布模式處于臨界狀態(tài)Ⅲ;冷卻風速不變，調(diào)節(jié)焙燒風速至流入風速比比值κ★=1.18時，豎爐內(nèi)氣流分布模式處于臨界狀態(tài)Ⅲ;由此可以得出，當調(diào)節(jié)冷卻風或焙燒風至流入風速比比值κ★≈1.2時，氣流分布模式均可達到臨界狀態(tài)Ⅲ。
　　(3)結構參數(shù)中，上、下導風口尺寸d1、d2、預熱焙燒帶寬度b1、預熱焙燒帶的高度h1、均熱帶寬度b2、均熱帶的高度h2是影響氣體流動的主要因素。狀態(tài)Ⅰ時:當上導風口尺寸d1增大、