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转炉烟气净化回收系统优化与工程实践

张旭  
【摘要】:国内钢厂采用传统的转炉烟气除尘与煤气回收系统已不能够满足环保、节能减排与“负能炼钢”的要求。对系统进行优化改造势在必行,高性能的系统意味着低排放、高煤气回收率以及能耗的降低带来的经济效益。 本文以“理论分析计算——数值模拟仿真优化——现场调试实验验证”为主线。针对转炉湿法除尘与煤气回收的特点,从除尘机理和控制策略两方面入手对决定系统分级除尘效率和煤气回收量的关键元件——调径文氏管进行了分析研究和优化设计。 从湿法除尘原理出发分析了喉口速度与水气比对分级除尘效率的影响,以国家排放要求为目标,设计核算能够满足排放要求的值。以设计结果为基础,使用CFD软件对调径文氏管进行数值模拟,分析连续相烟气在可调文氏管内的流动情况,确立了能够降低能耗和调节稳定的优化结构。以优化结构为基础,数值模拟连续相烟气与离散相水滴在调径文氏管内相互耦合情况,分析不同水气比工况下,轴向喷水与径向喷水模式的压力损失与液滴加速情况,得出轴向喷水较径向喷水系统能耗小、液滴加速效果好,可达到很好的除尘效果。 通过研究分析建立了炉口微差压液压伺服控制系统数学模型。通过和现场操作工人的合作,设计了以微差压差值及微差压差值变化为输入的二维模糊控制器,并生成输入输出查询表将其存入计算机中调用。使用MATLAB\Simulink软件对常规PID与模糊控制两种控制策略进行了仿真对比分析,仿真结果表明模糊控制鲁棒性强,能够对转炉煤气回收这一典型非线性、时变、强干扰、难于建立精确模型的系统取得良好的控制效果。通过现场调试试验,验证理论分析及仿真结果的合理性。


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