氧煤燃烧熔分炉炉料沉降与传热行为数值模拟

作者：赵凯; 魏志芳; 张巧荣; 张玉柱^*; 王彬; 申耀宗

来源：钢铁, 2021, 56(11): 19-29.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20210171

• 氧煤燃烧熔分炉
• CFD-DEM
• 炉料颗粒
• 煤气
• 沉降
• 传热

回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炼铁工艺直接使用宽粒级的粉矿入炉,炉料颗粒经回转窑内煤气逆流换热和预还原后,通过沉降管到达氧煤燃烧熔分炉。为避免沉降区域内炉料颗粒冲刷炉壁、壁面堆积及气固传热不均现象,实现颗粒沉降与传热过程的耦合控制,最大限度降低炉料与熔池温度差,保证熔池熔炼稳定,达到良好的冶炼效果,利用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)研究氧煤燃烧熔分炉熔池上部区域煤气流速和炉料粒径对炉料颗粒在逆流煤气作用下的沉降轨迹与传热行为的影响。数值模拟结果表明,随着煤气流速增大,炉料颗粒的沉降速度减小,煤气对小粒径炉料颗粒的作用尤为明显。煤气流速为1m/s时,每种粒径的炉料颗粒沉降效果良好;煤气流速为2m/s时,粒径为1.0、1.5、2.0mm的炉料颗粒沉降效果相对较好;煤气流速为3m/s时,粒径为1.5、2.0mm的炉料颗粒能够顺利沉降。针对炉料颗粒传热行为,煤气流速越大,炉料粒径越小,则炉料颗粒的传热效果越好。综合炉料传热与沉降行为,粒径为1.0mm左右的炉料颗粒在煤气流速为1和2m/s作用下,炉料颗粒的沉降速度和传热情况均良好。

• 单位
  华北理工大学