高爐噴吹煤粉燃燒過程的數值模擬.pdf

1、高爐噴吹煤粉技術受經濟性、運行操作和環境受益的驅使，在高爐煉鐵中廣泛應用。煤粉噴吹過程中，煤粉顆粒與載氣的兩相流通過噴槍噴入到直吹管中經風口進入高爐，在風口的空穴內燃燒后進入周圍的固定焦炭床。在高噴吹率條件下往往導致低燃盡率，未燃盡的炭渣集聚在回旋區的邊緣，影響了焦炭床的滲透性和高爐的穩定性。一方面，在高爐風口和回旋區內提高噴煤燃盡率是增加煤粉噴吹量的一個必要條件;另一方面，一個合適的氣體組分分布有利于高爐的穩定運行。在實際生產中，控制

2、和優化爐況的主要措施是及時調節運行條件，因此，準確和可靠的分析煤粉在風口和回旋區內的流動和燃燒過程，是優化選擇煤粉和鼓風參數必不可少的。
　　本文針對這一復雜的流動和燃燒行為建立了三維數學模型，在借助噴煤燃燒平臺試驗數據進行驗證的基礎上，對噴煤燃燒過程和運行條件的影響進行了詳盡分析。
　　噴吹煤粉在高溫鼓風的高加熱速率作用下，揮發分很快析出燃燒，通過對不同粒徑組煤粉顆粒燃燒過程發現，不管是煤粉揮發分的析出過程，還是燃燒過程，

3、以及最終的燃盡率，都依賴于顆粒粒徑。煤粉揮發分雖然對最終燃盡率的貢獻值相同，但炭最終的燃盡水平是由顆粒直徑決定的。本數學模型中，著重考慮了炭和水蒸氣、炭和二氧化碳的異相反應，對于氣體組分場的預測更加全面和可靠，包含了H2和CO的氣體質量分數分布。
　　增加鼓風溫度，煤粉經歷的預熱時間更短，揮發分更早更快的析出，提高煤粉燃盡率。鼓風溫度的升高對于上游區域煤粉燃盡率的影響更加明顯，鼓風溫度1200℃是燃盡率增加快慢的一個過渡點，是保證

4、高爐噴煤燃盡率的一個基準溫度。通過增大鼓風富氧率，不管是中心煤粉流還是周邊區域的循環小顆粒，煤粉與氧氣接觸的幾率都增大，是增大燃盡率和保持火焰面溫度的有效手段。
　　鼓風含水量對噴煤在直吹管和風口內的流動和燃燒過程影響不大，對靠近壁面循環區域的溫度場影響不大，鼓風水分的增加促使中心軸線處主要燃燒區域溫降下降明顯，鼓風水分還通過與炭發生的吸熱反應，消耗爐缸熱量，影響氣體組分場的分布。
　　對于噴煤燃盡率而言，噴煤量影響最大，鼓