流化床外型对内部流场影响的模拟研究

以双流体模型为基础,采用CFD商业软件Fluent对7种不同外型鼓泡流化床内的流动特性进行了数值模拟.模拟结果表明,流化床外型对反应器内部流场的影响显著,流化床内部流场随外型的不同而存在差异,在流态化初期产生气泡的时间、位置、密相床层高度方面以及流场稳定性的差异尤为明显.一旦充分流态化后,流场的差异性减弱.根据模拟得到的结果给出了相关建议.

COREX熔化气化炉风口回旋区塌料现象研究

通过建立COREX熔化气化炉热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭,对熔化气化炉风口回旋区塌料现象进行了定性的研究.研究结果表明,在某些条件下风口回旋区内存在塌料现象,并且熔炼率越大、矿/(焦+块煤)体积比越大、风口回旋区煤气温度越高、风口回旋区煤气量越大,越容易产生塌料现象.根据实验结果,分析了塌料现象产生的原因,并针对COREX熔化气化炉生产条件提出技术建议,供生产人员参考.

Midrex还原竖炉反应的数值模拟

根据气相和固相的质量和能量守恒方程,建立Midrex还原竖炉反应的一维数学模型。含铁原料的还原采用逐级的单界面未反应核模型,并考虑了热量损失,得到了各物质的浓度和温度的变化曲线。模型模拟结果与Gilmore厂生产数据相符,验证了模型的准确性。模拟结果显示,竖炉的绝大部分区域内气相和固相的温度基本一致。在竖炉1.18 m深以上发生的反应为放热反应,反之为吸热反应。模型又模拟了不同的还原气入口温度、气体流量、产铁量和球团半径条件下的结果,为Midrex还原竖炉的生产提供参考。

COREX熔融气化炉软熔区域的试验研究

为了模拟COREX熔融气化炉软熔区域,本研究建立了COREX熔融气化炉热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭和块煤。在热态物理模拟试验中,考察了实际生产过程中熔炼率、矿/(块煤+焦)体积比、风口回旋区煤气温度和风口回旋区煤气量等操作参数对软熔区域高度和厚度的影响。试验获得不同操作参数下软熔区域高度和厚度的变化趋势。

COREX煤气富氢改质的数值模拟

考虑到COREX熔融还原炼铁工艺中高温煤气物理余热的有效利用和富氢预还原的可行性,模拟了在某一假想碳基填充床内待改质气流通量和气体温度对改质过程的影响。模拟结果表明,在碳基填充床内进行煤气富氢改质是可行的;水消耗量随气流通量或气体温度的提高而增加,碳消耗量随气体温度的提高而增大,但随气流通量的增加而减少;改质后(?)(CO)随气流通量或气体温度的提高而减少,(?)(H_2)随气体温度的提高而增加,但随气流通量的增加则先增加后减少。

基于煤气化学能最大化利用的上部吹氧竖炉静态模型

针对竖炉生产中存在的煤气还原势未能充分利用、煤气消耗量高以及二氧化碳排放高等问题,设计出一种上部增设吹氧装置的竖炉.基于物料平衡和热平衡建立了上部吹氧竖炉的静态模型,并对其进行了数值求解模拟和分析.模拟结果表明,在典型条件下,上部吹氧竖炉每吨直接还原铁的还原煤气量为1404.67m3,吹氧量为20.32m3,煤气出口还原势降至0.56,排碳量减少26.25%,能耗减少19.56%.

水平气体分布器对COREX C3000竖炉内气体流场的影响

通过建立三维数学模型解析COREX C3000预还原竖炉内煤气流分布情况,分析水平气体分布器(HGD)对煤气流的影响.结果表明,HGD增加了还原煤气进入竖炉时与炉料的接触面积,竖炉整体压差显著降低.安装HGD后,竖炉围管水平面的煤气流速增大,但对竖炉上部煤气速度的影响很小,且下部煤气死区体积变大.HGD可将煤气很好地引到竖炉中心,并对煤气反窜有良好的抑制效果,加装HGD后,反窜煤气的体积分数由12.23%降至8.29%.