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新型高炉渣余热回收装置结构研究及传热过程数值模拟

刘芳  
【摘要】:高炉渣是钢铁产业最主要的副产品,它含有丰富的热量,其温度高达1450℃,按照将其冷却到室温计算,一吨高炉渣可放出(1.26~1.88)×106kJ的热量,如何能把这部分热量加以回收利用,将是重大的节能环保的研究课题。 目前国内外钢铁行业基本上都是采用水冲渣工艺,用水作为冷却媒介,通过水的蒸发将热量带走来冷却高温炉渣,然后将其作为水泥原料出售。水渣处理工艺存在的主要问题:大量的新水消耗;熔渣余热没有回收;系统维护工作量大;冲渣产生的气态硫化物带来空气污染;粉磨时,水渣必须烘干,仍要消耗能源。干法高炉渣余热回收技术与水淬工艺相比优点是显而易见的:水资源消耗少;污染物排放少;可回收其高品位的热量;省去了庞大的冲渣水循环系统,取而代之的是节能环保的高炉渣干法余热回收发电系统。它虽远未达到工业应用的程度,但符合钢铁业节能环保的发展趋势,尤其对国内水资源和能源短缺的状况来说具有重要的现实意义。 针对目前这种状况,本文提出一种用于高效回收高炉渣余热的新型的流化床技术,研究内容包括:(1)提出一种新型的流化床结构并对其进行初步的设计计算,使其更有利于增强空气与高温炉渣之间的换热;(2)应用CFD数值模拟研究这种结构下的流化床内部的气固两相流的流动及传热现象,通过改变出渣口大小、物料循环量和流化风速这三个控制参数,探索它们与炉渣体积分数、流化高度、换热系数等参数之间的关系以及它们对空气出口温度、取热量和热回收效率的影响;(3)制作了样机,为高炉渣余热回收实验研究做好了准备。 计算结果表明,出渣口开度0.005m~0.015m时,进渣流量3.3912ton/h~10.1736ton/h ,进风流量6.12m3/h~8.16m3/h ,即进渣速度0.1m/s~0.3m/s,进风速度3m/s~4m/s时,余热回收效率能达到60%以上。


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