【摘要】：含碳球團(tuán)轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝是目前處理冶金粉塵較為合理的技術(shù),而干燥是球團(tuán)進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐還原前必不可少的環(huán)節(jié),球團(tuán)的干燥過程直接影響球團(tuán)的質(zhì)量和產(chǎn)量,同時(shí),干燥過程是球團(tuán)生產(chǎn)的主要耗能環(huán)節(jié),因此,改善球團(tuán)的干燥過程有利于實(shí)現(xiàn)球團(tuán)生產(chǎn)過程的節(jié)能降耗,提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。本文采用實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,研究球團(tuán)干燥特性及鏈?zhǔn)胶娓蓹C(jī)干燥工藝的影響因素,對球團(tuán)鏈?zhǔn)胶娓蓹C(jī)的設(shè)計(jì)、調(diào)試及生產(chǎn)均具有實(shí)際意義。以某廠冶金粉塵灰含碳球團(tuán)為研究對象,建立單個(gè)含碳球團(tuán)干燥過程數(shù)學(xué)模型。在模型中考慮了球團(tuán)干燥過程中傳熱、傳質(zhì)、孔隙率和物性參數(shù)的變化,并搭建了含碳球團(tuán)干燥實(shí)驗(yàn)平臺,實(shí)驗(yàn)中測定了含碳球團(tuán)的失重變化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模型計(jì)算吻合較好,說明建立的單球模型是可靠的。計(jì)算結(jié)果表明:球團(tuán)干燥特性表現(xiàn)為:球團(tuán)干燥過程主要分為升速干燥和降速干燥兩個(gè)階段,沒有出現(xiàn)恒速干燥階段,且升速干燥階段較短。同時(shí)分析了風(fēng)溫、風(fēng)速、球團(tuán)含濕量、球團(tuán)直徑等對球團(tuán)干燥的影響,發(fā)現(xiàn)風(fēng)溫、風(fēng)速對于球團(tuán)的干燥影響較大,風(fēng)溫越高,球團(tuán)干燥速率越大,干燥時(shí)間越短,風(fēng)溫由150℃提高到250℃,干燥時(shí)間縮短近一半,風(fēng)溫在200℃以上,風(fēng)速超過1m/s時(shí),球團(tuán)干燥效果較好;而球團(tuán)直徑和濕含量雖然也影響干燥過程,但效果不明顯。因此,實(shí)際干燥過程一般通過調(diào)節(jié)風(fēng)速和風(fēng)溫來縮短干燥時(shí)間,提高干燥效率。以單個(gè)含碳球團(tuán)干燥數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),建立了鏈?zhǔn)胶娓蓹C(jī)干燥過程的多料層數(shù)學(xué)模型。在模型中不僅考慮了含碳球團(tuán)干燥過程的傳熱、傳質(zhì)、孔隙率和物性參數(shù)的變化,還考慮了機(jī)速以及球團(tuán)層之間水分的凝結(jié)、熱量的耗散等因素。控制方程的離散采用隱式差分法,離散方程的求解采用交替方向隱式算法,并利用球團(tuán)廠提供的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明:各段中模擬值與生產(chǎn)檢測值之間的最大誤差不超過10%,說明模型適用于生產(chǎn)實(shí)際。對鏈?zhǔn)胶娓蓹C(jī)模型求解表明:鼓風(fēng)段中,料層溫度隨著其高度的增加而減小,濕度則隨著高度的減小而逐漸減小;抽風(fēng)段中,料層溫度隨高度的增加而增大,濕度則隨著料層高度的增加而逐漸減小,至抽風(fēng)段結(jié)束時(shí),基本完成了干燥的任務(wù)。并對干燥過程的風(fēng)溫、風(fēng)速以及鏈?zhǔn)胶娓蓹C(jī)篦床移動速度等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后鼓風(fēng)段的球團(tuán)溫度與優(yōu)化前較為接近,而抽風(fēng)段球團(tuán)溫度升高53K,干燥速率提高了12.5%。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF046.6
【圖文】：

這一過程分為三個(gè)階段，如圖1.2 所示。第Ⅰ階段，當(dāng)含有大量水分的球團(tuán)與干燥介質(zhì)接觸時(shí)，介質(zhì)通過球團(tuán)表面的邊界層把熱傳遞給球團(tuán)，球團(tuán)表面溫度上升，球團(tuán)內(nèi)水分蒸發(fā)，蒸發(fā)速率隨表面溫度升高而加快。熱量轉(zhuǎn)移與水分蒸發(fā)達(dá)到平衡時(shí)，球團(tuán)表面溫度保持定值。第Ⅱ階段。干燥的水分在球團(tuán)表面均勻蒸發(fā)，球團(tuán)內(nèi)部水分在毛細(xì)力作用下向球團(tuán)表面擴(kuò)散，這一階段的干燥速度保持不變。第Ⅲ階段，當(dāng)球團(tuán)表面的干燥速度大于球團(tuán)內(nèi)部水分向外擴(kuò)散的速度時(shí)，干燥前沿(蒸發(fā)面)便向球團(tuán)內(nèi)部遷移。這時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣要穿過干燥的毛細(xì)孔才能逃到球團(tuán)表面。因此隨干燥前沿的向內(nèi)推移，這一階段的干燥速度不斷下降，直到毛細(xì)水蒸發(fā)完畢。當(dāng)球團(tuán)的濕含量下降到平衡水分時(shí)，干燥過程結(jié)束。圖 1.2 干燥速率曲線[23]Fig. 1.2 The drying rate curve球團(tuán)在干燥過程受表面氣化和內(nèi)部擴(kuò)散控制，球團(tuán)的干燥速度往往受較慢的速度所控制。表面汽化控制是指干燥時(shí)，水分在球團(tuán)表面蒸發(fā)的同時(shí)，球團(tuán)內(nèi)部的水分能迅速地?cái)U(kuò)散到球團(tuán)表面，使表面保持潮濕，干燥速度就取決于球團(tuán)表面上水分汽化的速度。在表面汽化控制階段，干燥介質(zhì)的熱量通過球團(tuán)表面邊界層傳導(dǎo)給球團(tuán)，蒸發(fā)的水蒸汽透過邊界層到達(dá)干燥介質(zhì)中，只要球團(tuán)表面保持足夠的潮濕，蒸發(fā)的速度就可按一般的水面汽化計(jì)算。這時(shí)干燥速度只受干燥介質(zhì)的溫度、流速以及球團(tuán)濕含量的影響，而與物料本身無關(guān)[39]。內(nèi)部擴(kuò)散就是球團(tuán)中的水分通過擴(kuò)散滲透作用和毛細(xì)管作用，由球團(tuán)內(nèi)部遷移到球團(tuán)表面。所謂內(nèi)部擴(kuò)散控制是指干燥時(shí)，內(nèi)部擴(kuò)散速度較表面汽化速度小，干燥速度由內(nèi)部擴(kuò)散速度所決定，球團(tuán)表面水分蒸發(fā)后，內(nèi)部水分不能及時(shí)到達(dá)球團(tuán)表面，表面出現(xiàn)干殼，蒸發(fā)面移向球團(tuán)內(nèi)部。干燥速度受物料

1 緒 論干燥時(shí)間較長，在整個(gè)干燥過程中工藝操作條件(如干燥介質(zhì)流速、溫度及濕度等)能保持恒定的場合。鏈?zhǔn)胶娓蓹C(jī)由若干個(gè)相互獨(dú)立的干燥室構(gòu)成，每個(gè)干燥室是一個(gè)獨(dú)立控制的加熱箱體，在生產(chǎn)中通過對每個(gè)單元的干燥室進(jìn)行控制，從而使整個(gè)干燥過程處于一個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，在工業(yè)生產(chǎn)中為提高生產(chǎn)效率一般采用厚料層操作，其料層厚度一般在 150~200mm，而在生產(chǎn)中，一般通過從上而下抽風(fēng)操作進(jìn)行干燥，在抽風(fēng)時(shí)，由于料層較高，抽風(fēng)操作會造成下層料水分增加，使料層過濕，在干燥時(shí)，會導(dǎo)致球團(tuán)粉化嚴(yán)重，甚至嚴(yán)重時(shí)會造成料層塌陷，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，一般在抽風(fēng)干燥段前加上一段鼓風(fēng)干燥，對下層球團(tuán)水分進(jìn)行預(yù)干燥，從而減少料層粉化。本文以某廠鏈?zhǔn)胶娓蓹C(jī)為原型進(jìn)行建模分析，其中機(jī)寬 2.4 米，長 28.9米(有效長度 24 米)，其中鼓風(fēng)干燥段 9m，抽風(fēng)干燥段 15m，料層高度 200mm。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張曉云;球團(tuán)新方法[J];礦業(yè)快報(bào);2001年21期

2 段東平,萬天驥,郭占成;硫在含碳球團(tuán)內(nèi)的轉(zhuǎn)化行為[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2005年05期

3 汪勇;汪志全;;熱壓含碳球團(tuán)制備及性能[J];安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年01期

4 徐萌;趙志星;張建良;孔令壇;萬天驥;;含碳球團(tuán)的還原熔分行為[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2007年10期

5 胡俊鴿;周文濤;趙小燕;;熱壓含碳球團(tuán)技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用前景[J];鞍鋼技術(shù);2010年03期

6 ;搞好土燒球團(tuán)的幾點(diǎn)體會[J];鋼鐵;1977年02期

7 張鳳起;圻鋼球團(tuán)配炭方式的改進(jìn)[J];燒結(jié)球團(tuán);1980年06期

8 ;各種還原球團(tuán)的再氧化特性[J];過程工程學(xué)報(bào);1977年01期

9 ;低溫還原球團(tuán)鈍化[J];過程工程學(xué)報(bào);1977年01期

10 ;還原球團(tuán)的再氧化性[J];過程工程學(xué)報(bào);1977年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 胡俊鴿;周文濤;趙小燕;;熱壓含碳球團(tuán)技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用前景分析[A];2010年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵學(xué)術(shù)年會文集（上）[C];2009年

2 段祥光;張文軍;崔玉元;呂志義;段先卯;;含氟球團(tuán)及無氟球團(tuán)焙燒性能研究[A];2001中國鋼鐵年會論文集（上卷）[C];2001年

3 代書華;劉百臣;儲滿生;沈峰滿;;含碳球團(tuán)新技術(shù)的應(yīng)用[A];2006年中國非高爐煉鐵會議論文集[C];2006年

4 梁儒全;赫冀成;;球團(tuán)豎爐內(nèi)球團(tuán)運(yùn)動行為的實(shí)驗(yàn)研究[A];中國化學(xué)會、中國力學(xué)學(xué)會第九屆全國流變學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2008年

5 朱炳秀;魏國;姜鑫;沈峰滿;;褐鐵礦含碳球團(tuán)低溫熔分實(shí)驗(yàn)研究[A];2012年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵學(xué)術(shù)年會文集（上）[C];2012年

6 肖廣信;王磊;張琨;李會敏;;鏈篦機(jī)上球團(tuán)干燥過程的數(shù)學(xué)模型[A];2006全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

7 儲滿生;王兆才;柳政根;;物性因素對熱壓含碳球團(tuán)還原性能的影響[A];第七屆(2009)中國鋼鐵年會論文集（上）[C];2009年

8 曹玉紅;秦俊杰;劉鳳榮;羅曉玲;;熔片法快速分析鈦球團(tuán)中的二氧化鈦、全鐵[A];山東省金屬學(xué)會理化檢驗(yàn)學(xué)術(shù)委員會理化檢驗(yàn)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2009年

9 白銘;;高碳冷壓球團(tuán)研究[A];1997中國鋼鐵年會論文集（上）[C];1997年

10 孟繁明;;含碳球團(tuán)還原·滲碳·熔融機(jī)理的研究[A];2006年中國非高爐煉鐵會議論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 任國戰(zhàn);安鋼120萬噸球團(tuán)項(xiàng)目投產(chǎn)[N];河南日報(bào);2011年

2 劉雨帆;鄂州500萬噸球團(tuán)工程設(shè)計(jì)通過評審[N];中國礦業(yè)報(bào);2004年

3 通訊員 楊石林 沈蓉 記者 陳黎明;沙鋼240萬噸球團(tuán)項(xiàng)目投產(chǎn)[N];中國冶金報(bào);2006年

4 李文;康利斯與謝韋爾資源公司簽署長期球團(tuán)交易協(xié)議[N];中國冶金報(bào);2007年

5 沈蓉;沙鋼240萬噸球團(tuán)項(xiàng)目竣工投產(chǎn)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2006年

6 周雅麗;宣鋼煉鐵廠球團(tuán)水分測量系統(tǒng)投入使用[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

7 鄭巖;中冶北方簽訂寶鋼湛江500萬噸/年球團(tuán)總承包合同[N];中國冶金報(bào);2007年

8 徐萌 趙志星 趙民革 張衛(wèi)東;以含碳球團(tuán)為原料的煉鐵工藝[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2009年

9 陳曉亮;伊春西林區(qū)80萬噸球團(tuán)二期工程開工建設(shè)[N];黑龍江經(jīng)濟(jì)報(bào);2010年

10 記者 趙海軍;大中礦業(yè)120萬噸球團(tuán)建設(shè)項(xiàng)目即將投運(yùn)[N];巴彥淖爾日報(bào)(漢);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 黃艷芳;復(fù)合粘結(jié)劑鐵礦球團(tuán)氧化焙燒與還原行為研究[D];中南大學(xué);2012年

2 師學(xué)峰;高磷鮞狀赤鐵礦含碳球團(tuán)氣基豎爐直接還原基礎(chǔ)研究[D];鋼鐵研究總院;2015年

3 楊妮;冷壓制備工業(yè)硅生產(chǎn)用碳質(zhì)還原劑球團(tuán)及成型機(jī)理研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

4 李建;鐵精礦復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)直接還原法工藝及機(jī)理研究[D];中南大學(xué);2007年

5 朱炳秀;低配碳球團(tuán)低溫制備粒鐵工藝試驗(yàn)研究[D];東北大學(xué);2012年

6 滿毅;氣—固基協(xié)同作用下含碳球團(tuán)直接還原特性研究[D];北京科技大學(xué);2015年

7 劉穎;轉(zhuǎn)底爐內(nèi)冶金粉塵含碳球團(tuán)直接還原過程數(shù)學(xué)模型研究[D];北京科技大學(xué);2015年

8 李彩霞;膨潤土基冶金球團(tuán)粘結(jié)劑研制及構(gòu)效關(guān)系研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2011年

9 余文;高磷鮞狀赤鐵礦含碳球團(tuán)制備及直接還原—磁選研究[D];北京科技大學(xué);2015年

10 楊文彬;幾類反應(yīng)擴(kuò)散模型的動力學(xué)行為及其數(shù)值模擬[D];陜西師范大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張騰中;冶金粉塵灰壓球烘干特性及鏈?zhǔn)胶娓蓹C(jī)干燥數(shù)值模擬研究[D];重慶大學(xué);2017年

2 張萬慶;Fe-C納米結(jié)構(gòu)球團(tuán)的制備及研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

3 吳祥龍;高鉻型釩鈦磁鐵礦氧化焙燒-氣基直接還原過程機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究[D];東北大學(xué);2013年

4 張銳;基于新型硅熱法煉鎂預(yù)制球團(tuán)的制備研究[D];東北大學(xué);2014年

5 居天華;提高轉(zhuǎn)爐除塵灰冷壓球團(tuán)強(qiáng)度的粘結(jié)劑研究[D];東北大學(xué);2014年

6 郝月君;含碳納米管球團(tuán)的制備與性能研究[D];華北理工大學(xué);2016年

7 傅小華;脈石成分對含碳球團(tuán)還原的影響研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2016年

8 吳乾江;含碳球團(tuán)的析出特性及其對轉(zhuǎn)底爐內(nèi)溫度場和流場影響研究[D];重慶大學(xué);2016年

9 趙均輝;釩鈦磁鐵礦內(nèi)配碳球團(tuán)內(nèi)部溫度場模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];西華大學(xué);2016年

10 姜守傳;基于LabVIEW的球團(tuán)虛擬生產(chǎn)線的研究和設(shè)計(jì)[D];遼寧科技大學(xué);2016年

本文編號：2738404