Numerical Simulation of Cooling Process in Vertically-arranged Sinter Coolers
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摘要:
目前我国烧结矿大多是通过环冷机进行冷却，然而环冷机存在着许多问题：冷却系统漏风、台车表面散热、余热回收不完全等。针对这些问题，有专家学者结合干熄焦冷却技术提出了竖罐式冷却方法。文章通过仿真模拟软件COMSOL Multiphysics模拟了气体同烧结矿的换热过程，分析了竖罐式冷却过程中气料比和孔隙率对冷却效果和余热回收过程的影响。结果表明，在该模型中气料比在1 280~1 760 m3/t，孔隙率在0.45时该模型处于最佳工况。
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关键词:
- 烧结矿 /
- 多孔介质 /
- 竖罐式冷却机 /
- COMSOL Multiphysics
Abstract:Most of sinter ore is cooled mainly by ring cooler in our country now, however, there are many problems with the ring cooler, just like air leak of the cooling system, heat loss in the surface of the cooling loop wheel machine, heat recovery is incomplete. For these problems, some experts put forward vertically-arranged sinter coolers with combinations of CDQ. In this paper, software Comsol was used to simulate the heat transfer process of gas and sinter in vertically-arranged sinter coolers, analyzed the influence of air-material ratio and porosity in vertically-arranged sinter coolers. The result show that, while the air-material ratio is between 1 280 m3/t to 1 760 m3/t and the porosity is 0.45, the vertically-arranged sinter cooler is in the best condition.
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Key words:
- sinter /
- porous media /
- vertically-arranged sinter cooler /
- COMSOL Multiphysics
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表 1 干熄炉操作参数
Table 1. Operating parameters of CDQ
工艺参数 数值 工艺参数 数值 预存段内径/m 6.06 焦炭温度/℃ 950~1 050 预存段容积/m3 200 气体入口温度/℃ 小于180 冷却段内径/m 6.8 焦炭出口温度/℃ 180~200 冷却段容积/m3 300 气体出口温度/℃ 约800 
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表 2 模拟结果与实测结果
Table 2. Simulation results and measured results
参数 焦炭入口温度/K 气体入口温度/K 焦炭出口温度/K 气体出口温度/K 实测值 1 273 404 418 1 179 模拟值 1 273 404 442 1 103
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表 3 环冷机参数
Table 3. Ring cooler's parameter
冷却面积/m2 最大冷却能力/t 回转中径/m 有效冷却时间/min 冷却后温度/K 风机风量/(m3·h-1) 最大风机台数 460 1 150 48 47~141 ≤423 552 000 5
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表 4 模型物性参数
Table 4. Model's physical parameters
烧结矿入口温度/K 空气入口温度/K 烧结矿密度/(kg·m-3) 烧结矿导热系数/(W·m-1·K-1) 烧结矿孔隙率 1 250 403 3 549 3.82 0.49
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表 5 空气与烧结矿比热容
Table 5. Specific heat capacity of air and sinter
温度/℃ 100 200 300 400 500 600 700 800 900 空气比热容/(J·kg-1·℃-1) 1 022 1 034 1 047 1 059 1 072 1 089 1 111 1 114 1 127 烧结矿比热容/(J·kg-1·℃-1) 712 754 766 775 795 850 896 900 904
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[1] Jang J Y, Chiu Y W. 3-D transient conjugated heat transfer and fluid flow analysis for the cooling process of sintered bed[J]. Applied Thermal Engineering, 2009, 29(14-15):2895-2903. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2009.02.012
[2] 赵斌, 赵利杰, 屈婷婷, 等.环冷机内烧结矿通道气固传热实验关联式[J].热科学与技术, 2013, 12(4):302-306. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/rkxyjs201304004
[3] 高建业, 刘一伟, 冯军胜, 等.烧结矿余热回收中试竖罐结构和操作参数解析[J].钢铁研究学报, 2017, 29(1):13-18. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gtyjxb201701002
[4] 田付有, 黄连锋, 范利武, 等.双粒度混合烧结矿颗粒填充床压降实验[J].浙江大学学报(工学版), 2016, 50(11):2077-2086. doi: 10.3785/j.issn.1008-973X.2016.11.006
[5] Jik-chang Leong, Kai-wun Jin, Jia-shyan Shiau, et al. Effect of sinter layer porosity distribution on flow and temperature fields in a sinter cooler[J].矿物冶金与材料学报, 2009, 16(3):265-272. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=bjkjdxxb-e200903004
[6] 李俊明, 王补宣, 彭晓峰.气体在微圆管内层流换热的壁面效应的研究[J].工程热物理学报, 1998, 19(5):596-600. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Conference/306992
[7] 郑坤灿, 温治, 王占胜, 等.前沿领域综述—多孔介质强制对流换热研究进展[J].物理学报, 2012, 61(1):14401-014401. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/wlxb201201080
[8] 力杰. 烧结余热竖罐式回收过程传热数值计算[D]. 沈阳: 东北大学, 2011.
[9] 许明超, 冯妍卉, 张欣欣, 等.考虑燃烧反应的干熄炉内一维传热模拟[J].冶金能源, 2006, 25(4):16-19. doi: 10.3969/j.issn.1001-1617.2006.04.006
[10] 冯军胜, 董辉, 高建业, 等.烧结矿余热回收竖罐内气固传热过程数值分析[J].中南大学学报(自然科学版), 2017, 48(11):3101-3108. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zngydxxb201711034
[11] 罗远秋. 烧结矿冷却过程实验与数值模拟研究[D]. 沈阳: 东北大学, 2009.
[12] 高建业, 冯军胜, 董辉.烧结矿余热竖罐式回收利用工艺热力学分析[J].冶金能源, 2017, 36(2):8-13. doi: 10.3969/j.issn.1001-1617.2017.02.002
[13] 陈刚. 环冷机余热回收系统火用分析与数值模拟[D]. 北京: 中国舰船研究院, 2014.
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图(8)
表(5)
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