烧结矿输运过程换热模型研究.doc

中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123100
烧结矿输运过程换热模型研究
赵斌1,唐大伟2,韩希强1,张弋1,武攀飞1,耿晓娅1
(,河北唐山 063009;,北京 100190)
(Tel:**********, Email:zhaobin19680507@)
摘要:高温烧结矿从烧结机尾输运至环冷机台车的过程中,部分烧结矿热量以辐射和对流的换热方式散失到环境中。以单辊热破碎机为界,在输运通道内分别布置屏式过热器和包墙过热器受热面,建立烧结矿输运过程换热模型,并进行计算分析。结果表明,烧结机尾至破碎前段安装屏式过热器后,℃;破碎后至环冷机台车段安装包墙过热器后,℃,余热发电量增加5%左右。
关键词:烧结矿;显热逃逸;换热模型;热工计算
0 前言
钢铁工业在生产过程中会产生大量的余热资源。钢铁工业生产中的余热有高温热源和中低温热源。其中,高温热源包括焦炭显热、转炉烟气显热和熔融炉渣显热等,中低温热源则包括烧结矿/球团矿显热、烧结机烟气和热风炉烟气显热等。目前国外先进钢铁企业对余热、余压和副产煤气等能源的回收率均在90%以上,%。烧结余热发电主要是指烧结矿显热回收发电,但由于受到热废气温度的限制,过热蒸汽温度仅为350℃左右[1-2]。若对高温烧结矿[3]在输运过程中散失的热量进行回收,进一步提高过热蒸汽温度,可有效提高吨烧结矿余热发电量[4-6]。
1 物理模型
烧结矿在输运过程中,由烧结机尾翻下,经导料槽缓慢移动到单辊破碎机进行破碎,破碎为目标粒径后下落到冷却机台车上。本文按烧结矿破碎前后分别建模研究其输运过程中的换热特性。
破碎前
在烧结机尾至单辊破碎机之间的输运通道内布置屏式过热器,其物理模型如图1所示。烧结饼(未破碎的烧结矿)在烧结机尾部卸下,通过导料槽缓慢移动到单辊破碎机之前进行基金项目:河北省自然科学基金项目“非均匀孔隙烧结矿冷却过程基础研究”(E2011209011)
热破碎,屏式过热器平行于导料槽布置,蒸汽运动方向为水平。以烧结饼运动方向为基准(长度方向),导料槽宽3500mm、长4500mm、倾角45°;辐射屏平行于导料槽布置,距离导料槽平面3000mm。
图1 辐射屏三维物理模型
破碎后
当烧结饼被破碎到目标粒径后,先经过形似斜坡的落料漏斗,再下落到环冷机台车上
烧结矿下落空间通常是一个近似密闭的垂直通道,在通道墙体四周布置包墙过热器,、宽3m、高6m;;包墙过热器采用膜式壁布置,四周布置过热器管(直径60mm、),过热器管数为170。辐射膜式过热器的三维物理模型如图2所示。
图2 辐射过热器三维物理模型
2 数学模型
破碎前,烧结饼散热以辐射换热为主;破碎后,烧结矿在下落至环冷机台车的过程中以辐射和对流复合换热方式散热。
破碎前
考虑到实际工程问题的复杂性,在建立数学模型前作如下假设:忽略内部气体对流换热;烧结饼在等待破碎的状态下可以看作一个整体,计算辐射换热时取其平均温度作为定性温度;辐射屏为单面换热,其它墙体敷设保温层,忽略散热损失;烧结饼