熔融气化炉风口回旋区冶炼特征的数值模拟研究

作者:杜开平;赵世强;吴胜利; 刊名:有色金属科学与工程 上传者:岳灿

【摘要】相比于高炉风口喷吹富氧热风,熔融气化炉风口采用常温纯氧,使得炉内质量、动量、热量的传输以及煤气流分布等冶炼特征与高炉存在较大差异.通过建立熔融气化炉风口回旋区二维数学模型,系统考察熔融气化炉风口回旋区内速度分布、温度分布及气体组分分布的冶炼特征.结果表明:在气固相热交换及焦炭(或块煤形成的半焦)燃烧反应的综合作用下,熔融气化炉风口回旋区内气体温度迅速升高至3500 K以上;此外,风口前端存在小规模的气体循环流动现象,故风口前端扩孔破损现象严重,进而导致非计划休风率较高;为减少此类休风现象,可适当额外喷吹富氢燃料性气体(天然气、焦炉煤气),不仅能降低风口回旋区内气体温度,更可替代部分固体燃料,并充分发挥其中H2的高温还原优势,提升熔融气化炉冶炼效率.

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第 8卷 第 2 期 2 0 l 7年 4 月 有色金属科 学与工程 Non — f — errou s — — Metals Science and Engineering Vo1.8,No.2 ADr.2017 文章编号:1674—9669(2017)02—0008—06 DOh 10.13264~.cnki.ysjskx.2017.02.002 熔融气化炉风 El回旋区冶炼特征的数值模拟研究 杜 开平 一, 赵世 强 2 , 吴胜利 2 (1.北京矿冶研究总院 ,北京 100160;2.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室 ,北京 100083) 摘 要:相比于高炉风口喷吹富氧热风 ,熔融气化炉风 口采 用常温纯氧 ,使得炉内质量 、动量 、热量的 传输以及煤气流分布等冶炼特征与 高炉存在较大差异.通过建立熔融气化炉风 口回旋 区二 维数 学模 型,系统考察熔融气化炉风 口回旋区内速度分布、温度分布及 气体组分分布的冶炼特征.结果表明 :在 气 固相 热 交换 及 焦炭 (或 块煤 形成 的半 焦)燃烧 反 应 的综合 作 用 下 ,熔 融 气化 炉风 口回旋 区 内气体 温 度迅 速升 高至 3 500 K 以上 ;此 外 ,风 口前 端存 在 小规 模 的 气体 循 环 流动 现 象 ,故风 口前 端 扩孔 破 损 现 象严重 ,进 而导致 非计 划休 风率较 高 ;为减 少此 类休 风现 象 ,可适 当额外 喷吹 富 氢燃料性 气体 (天然 气、焦炉煤气),不仅能降低风 口回旋 区内气体温度 ,更可替代部分固体燃料 ,并充分发挥其中 H 的高 温还原 优 势 ,提 升熔 融 气化 炉冶炼 效率. 关键 词 :熔融 气化 炉 ;风 口回 旋 区 ;冶 炼特 征 ;数值模 拟 中图分 类 号 :TF531 文献标 志码 :A Num erical sim ulation of sm elting characteristics around raceway in m elter gasifier DU Kaiping ,ZHAO Shiqiang。,W U Shengli (1.Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy,Beijing 100160,China; 2.State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China) Abstract:In comparison with blast furnace,pure oxygen instead of air is inj ected into melter gasifier.Thus, there is a great dierence between melter gasifier and blast furnace in the mass,momentum,heat transfer and gas distribution.A two-dimensional mathematical model at steady state was developed to describe the gas velocity,temperature and species distribution around raceway in melter gas

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