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COREX是世界上第一个实现工业化的非高炉炼铁工艺。与传统高炉炼铁工艺相比,它具有直接使用非焦煤、污染物排放量少等优点。 本课题通过物理模拟对COREX3000熔化气化炉的内部区域及喷煤过程进行了研究,通过物理模拟手段,不仅可以判断熔化气化炉的工作状态,为COREX3000熔化气化炉有效地实施喷煤和提高喷煤量提供一定的理论支持和必要的技术参考,还可以为喷煤工业试验提供操作技术建议,对现场喷煤有一定的指导意义。 目前关于COREX熔化气化炉内部区域及喷煤过程的研究较少,而对高炉的研究相对较多。本文在借鉴高炉研究成果的基础上,并以COREX3000熔化气化炉实际尺寸和操作参数为基础,根据相似原理建立了熔化气化炉二维物理模拟实验模型。通过建立的实验模型,研究了熔化气化炉喷煤过程对炉况产生的影响,并在此基础上选择影响因素研究熔化气化炉内部区域及其对喷煤过程的影响。主要研究结果如下所示。 (1)根据所选择的相似准数-修正佛鲁德数,依据工艺模型计算结果和现场数据计算出模型参数,建立了熔化气化炉二维物理实验模型。 (2)通过拍摄照片法、图像分析法和热电偶测温法这三种方法,获得了熔化气化炉模型内部填充床区域、软熔区域、半焦床区域和风口回旋区的位置、几何尺寸和温度分布,得出了在不同风温、矿/(块煤+焦炭)体积比和气量下各区域的变化情况,并分析了造成其变化的原因。 (3)通过研究拍摄照片、图像分析和热电偶测温数据,发现实验过程中风口回旋区运行状态不稳定,主要表现为回旋区周期性塌料现象。在矿/(块煤+焦炭)体积比为1∶1和风温为120℃时,出现回旋区塌料现象。通过分析推断得出:半焦床厚度较薄,对回旋区上方物料的支撑力不足,会导致回旋区塌料现象的发生。熔化气化炉回旋区塌料现象可能导致喷入煤粉燃烧率降低,将不利于喷煤工艺的顺利实施。 (4)未燃煤粉在炉内分布状态主要有弥散和聚集两种形式。当无塌料现象时,未燃煤粉分布呈现弥散形式;当有塌料现象发生时,未燃煤粉分布呈现聚集形式。未燃煤粉分布呈现聚集形式时,熔化气化炉内部气流分布不均匀,容易导致聚集区域与周围产生较大的压差,不利于COREX炼铁生产的稳定运行。