离心粒化高炉渣固化机理及实验研究

发布时间：2020-04-15 04:20

【摘要】：高炉渣是炼铁过程主要的副产品,其含热量较多。熔融炉渣温度极高,容易粘连在一起。液态高炉渣的处理方法直接影响炉渣热量回收和渣粒的再资源化利用。熔渣处理的核心是液态渣及时固化和固化为颗粒状时的热回收。要想获得更好的余热回收效果,提高换热量,开发高附加值的炉渣副产品,就要使液态高炉渣固化为粒径均匀、球形度好的炉渣颗粒。本文从理论、数值模拟及实验方面,对影响高炉渣固化因素进行了研究。对离心粒化高炉渣渣固化机理进行研究,包括三个方面:首先从液态熔渣破碎机理、波理论方面研究液态炉渣破碎过程;其次,高温液态渣固化包含复杂的相变过程。建立高炉渣固化相变传热数学模型,分析高炉渣固化相变特点。最后,建立高炉渣固化物理模型。熔融高炉渣及时固化的目的之一是对熔渣的余热进行回收,因此对熔渣固化传热进行分析研究。利用流体力学软件FLUENT软件对熔渣固化过程进行数值模拟,研究了固化过程中温度、固相分数随时间的变化,从模拟结果看出熔渣冷却过程中温度场分布以及相界面移动情况;高炉渣粘度影响熔渣固化,影响熔渣粘度的主要因素有熔渣成分和熔渣温度,因此分析了熔渣成分以及温度对熔渣固化的影响,分析了粘度对炉渣颗粒直径的影响;分析了粒化盘转速、粒化盘的直径对熔渣固化过程的影响,得出对熔渣固化时间的影响因素依次是颗粒直径粒化盘的旋转速度粒化盘的直径。在实验室通过实验系统设计、实验平台的搭建,验证了液态高温渣组成成分对液态高炉渣粘度的影响,液态高炉渣粘度对高炉渣固化的影响;明确了当雾化时氮气压力0.7KPa、氮气在管内流速30m/s、喷头内外锥角组合(90°,120°),粒化盘旋转速度是1800r/min的条件下,可以得到渣粒直径为1~2mm。粒化盘旋转速度在1200~1800r/min条件下,可以得到粒径均匀、球形度好的渣粒。熔融高炉渣固化是本文研究的重点,掌握其固化规律对炉渣显热回收和高附加值物体原料的获取提供理论依据。
【图文】：

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图 1.2 高炉渣余热回收二级换热流程图流程与旋转杯粒化-流化床换热组合装置工作流程类似入到高速旋转的粒化盘上，在摩擦力的作用下，熔融随粒化盘进行圆周运动，在离心力的作用下，熔融炉

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采用粒化盘离心粒化时，熔渣离心粒化的分裂形态如图2.1 所示为(a) 、(b)、(c) 三种分裂形态。三种分裂方式之间因粒化条件不同可以互相转化。根据棚泽研究，当熔渣粘度较小，纤维很粗，容易断裂为柱状分裂如图2.1（d）所示。图 2.1 高温液态渣离心粒化分裂形态图
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF534

【参考文献】