燒結(jié)余熱高效回收關(guān)鍵理論及應(yīng)用

《現(xiàn)代冶金與材料過程工程叢書》序

前言

第1章 概述

1.1 燒結(jié)礦余熱資源的組成及特點

1.1.1 測試對象、體系內(nèi)容與方法

1.1.2 熱工測試結(jié)果與分析

1.2 燒結(jié)過程余熱資源回收利用技術(shù)進步與展望

1.2.1 國外燒結(jié)余熱回收利用技術(shù)發(fā)展狀況

1.2.2 國內(nèi)燒結(jié)余熱回收利用技術(shù)發(fā)展狀況

1.2.3 燒結(jié)余熱回收與利用技術(shù)發(fā)展途徑

1.3 燒結(jié)余熱回收關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)問題的凝練

第2章 燒結(jié)基本原理

2.1 鐵礦燒結(jié)發(fā)展狀況

2.2 燒結(jié)過程

2.3 燒結(jié)過程主要反應(yīng)及固結(jié)機理

2.3.1 燃燒反應(yīng)

2.3.2 水分的蒸發(fā)和凝結(jié)

2.3.3 碳酸鹽分解

2.3.4 鐵氧化物的分解還原和氧化

2.3.5 有害雜質(zhì)的去除

2.3.6 固相反應(yīng)

2.3.7 液相黏結(jié)及基本液相體系

2.3.8 燒結(jié)礦冷凝固結(jié)

2.3.9 燒結(jié)礦的礦物組成及結(jié)構(gòu)

2.4 燒結(jié)礦質(zhì)量指標

2.4.1 燒結(jié)礦強度和粒度

2.4.2 燒結(jié)礦冶金性能

2.4.3 堿度

2.5 成熟應(yīng)用的燒結(jié)工藝技術(shù)

2.5.1 低硅高還原性燒結(jié)礦技術(shù)

2.5.2 低碳厚料層燒結(jié)技術(shù)

2.5.3 小球團燒結(jié)法

2.5.4 燒結(jié)機偏析布料技術(shù)

2.6 燒結(jié)新技術(shù)進展及應(yīng)用

2.6.1 鑲嵌式燒結(jié)法

2.6.2 復(fù)合造塊法

2.6.3 涂層制粒技術(shù)

2.6.4 燒結(jié)噴吹氫系氣體燃料技術(shù)

2.7 鐵礦燒結(jié)的發(fā)展趨勢

第3章 燒結(jié)礦床層內(nèi)填充特性及氣體流動的實驗研究

3.1 燒結(jié)礦層填充特性的研究

3.1.1 燒結(jié)礦形狀因子的研究

3.1.2 燒結(jié)礦床層內(nèi)空隙率分布的研究

3.2 燒結(jié)礦床層內(nèi)流動過程分析

3.3 燒結(jié)礦床層內(nèi)氣體流動狀態(tài)的判定

3.3.1 顆粒床層內(nèi)的雷諾數(shù)

3.3.2 實驗原理

3.3.3 實驗裝置

3.3.4 實驗過程

3.3.5 實驗結(jié)果與討論

3.4 燒結(jié)礦床層內(nèi)氣流壓降實驗關(guān)聯(lián)式的確定

3.4.1 修正Ergun方程

3.4.2 顆粒摩擦因子

3.4.3 無量綱化床層阻力關(guān)聯(lián)式的建立

第4章 燒結(jié)礦床層內(nèi)氣固傳熱實驗研究

4.1 燒結(jié)礦床層內(nèi)氣固傳熱過程分析

4.1.1 燒結(jié)礦床層內(nèi)的導(dǎo)熱過程

4.1.2 燒結(jié)礦床層內(nèi)的對流傳熱過程

4.1.3 燒結(jié)礦床層內(nèi)的輻射傳熱過程

4.2 燒結(jié)礦床層內(nèi)氣固傳熱過程實驗研究

4.2.1 床層內(nèi)氣固傳熱系數(shù)公式推導(dǎo)

4.2.2 床層內(nèi)氣固？傳遞系數(shù)公式推導(dǎo)

4.2.3 實驗裝置與過程

4.2.4 實驗結(jié)果與分析

4.3 燒結(jié)礦床層內(nèi)氣固傳熱過程試驗研究

4.3.1 實驗內(nèi)容與目的

4.3.2 實驗裝置與過程

4.3.3 實驗結(jié)果與分析

第5章 燒結(jié)余熱回收豎罐內(nèi)流動與傳熱數(shù)值計算及應(yīng)用

5.1 物理模型及其基本假設(shè)

5.2 豎罐內(nèi)氣固傳熱數(shù)學(xué)模型

5.2.1 多孔介質(zhì)模型

5.2.2 豎罐內(nèi)流動與傳熱基本方程

5.2.3 豎罐內(nèi)氣體流動模型

5.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件

5.3.1 網(wǎng)格劃分

5.3.2 邊界條件的設(shè)置

5.4 模型計算方法

5.4.1 模型計算軟件的選擇

5.4.2 數(shù)值離散方法的選擇

5.4.3 SIMPLE算法

5.5 模型參數(shù)UDF

5.5.1 UDF的編寫基礎(chǔ)

5.5.2 UDF宏的選取與定義

5.6 模型可靠性驗證及分析

5.6.1 模型網(wǎng)格的無關(guān)性驗證

5.6.2 模型的可靠性驗證

5.7 燒結(jié)礦豎罐內(nèi)氣固傳熱過程數(shù)值計算

5.7.1 某一工況下模擬計算結(jié)果分析

5.7.2 主要影響因素及其影響規(guī)律

5.8 豎罐適宜熱工參數(shù)的確定

5.8.1 豎罐適宜熱工參數(shù)的判據(jù)

5.8.2 試驗設(shè)計方法的確定

5.8.3 試驗方案的確定

5.8.4 單罐條件下豎罐適宜結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)的確定

5.8.5 雙罐條件下豎罐適宜結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)的確定

第6章 環(huán)冷模式下燒結(jié)礦床層內(nèi)流動和傳熱數(shù)值計算及其應(yīng)用

6.1 環(huán)冷機內(nèi)氣固傳熱過程數(shù)值計算模型的建立

6.1.1 模型建立基本流程

6.1.2 環(huán)冷機內(nèi)傳熱過程研究方法的確定

6.1.3 物理模型的建立

6.1.4 數(shù)學(xué)模型的建立

6.1.5 數(shù)值計算區(qū)域與條件的設(shè)定

6.2 環(huán)冷機內(nèi)氣固傳熱基本規(guī)律與影響因素分析

6.2.1 環(huán)冷機內(nèi)氣體流動基本規(guī)律分析

6.2.2 環(huán)冷機內(nèi)溫度分布基本規(guī)律分析

6.3 余熱發(fā)電模式下環(huán)冷機熱工參數(shù)的確定

6.3.1 環(huán)冷機出口熱載體可用性判斷依據(jù)及計算

6.3.2 環(huán)冷機氣固傳熱過程影響規(guī)律分析

6.3.3 適宜操作參數(shù)的確定

6.4 環(huán)冷機余熱分級回收梯級利用工藝

6.4.1 工藝流程與參數(shù)確定的原則與方法

6.4.2 較為完善的可行性實施方案

6.4.3 較為實際的可行性實施方案

第7章 燒結(jié)余熱直接熱回收系統(tǒng)研究

7.1 燒結(jié)混合料干燥規(guī)律的實驗研究

7.1.1 實驗原理

7.1.2 實驗內(nèi)容

7.1.3 實驗結(jié)果分析

7.2 燒結(jié)余熱用于燒結(jié)混合料干燥

7.2.1 基本假設(shè)

7.2.2 解析模型建立

7.2.3 解析模型驗證

7.2.4 燒結(jié)混合料干燥工藝參數(shù)的確定

7.3 燒結(jié)余熱用于燒結(jié)點火

7.3.1 燒結(jié)點火的作用與意義

7.3.2 燒結(jié)點火工藝及特點分析

7.3.3 影響點火的因素分析

7.3.4 點火助燃工藝參數(shù)的確定

7.4 燒結(jié)余熱用于熱風(fēng)燒結(jié)

7.4.1 熱風(fēng)燒結(jié)的作用與意義

7.4.2 熱風(fēng)燒結(jié)工藝及特點

7.4.3 熱風(fēng)燒結(jié)工藝參數(shù)的確定

第8章 燒結(jié)余熱鍋爐熱工參數(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

8.1 余熱鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計

8.1.1 余熱鍋爐整體結(jié)構(gòu)

8.1.2 余熱鍋爐結(jié)構(gòu)確定

8.1.3 余熱鍋爐通風(fēng)阻力的確定

8.1.4 余熱鍋爐水循環(huán)檢驗

8.2 余熱鍋爐計算機輔助計算軟件

8.2.1 計算機輔助計算概念

8.2.2 計算機輔助熱力計算

8.2.3 計算機輔助阻力計算

8.2.4 計算機輔助水循環(huán)計算

8.2.5 程序編制原則

8.2.6 程序設(shè)計基本流程

8.3 余熱鍋爐的熱經(jīng)濟學(xué)分析與優(yōu)化

8.3.1 余熱鍋爐熱經(jīng)濟學(xué)基礎(chǔ)概念

8.3.2 受熱面幾何參數(shù)優(yōu)化模型的建立

8.3.3 蒸汽參數(shù)優(yōu)化模型的建立

8.3.4 優(yōu)化模型的求解方法

8.4 基于某豎罐余熱鍋爐的案例分析

8.4.1 計算程序的編制

8.4.2 熱工參數(shù)優(yōu)化

第9章 燒結(jié)余熱回收系統(tǒng)熱力學(xué)分析

9.1 余熱回收的熱力學(xué)分析方法

9.1.1 能量分析理論

9.1.2 焓分析

9.1.3 分析

9.1.4 能級分析

9.2 熱力學(xué)分析模型和余熱回收利用原則的建立

9.2.1 熱力學(xué)分析模型建立的方法與步驟

9.2.2 余熱回收與利用原則的確定

9.3 燒結(jié)余熱回收系統(tǒng)熱力學(xué)分析與評價

9.3.1 燒結(jié)生產(chǎn)條件

9.3.2 燒結(jié)環(huán)冷余熱回收系統(tǒng)熱力學(xué)分析與評價

9.3.3 現(xiàn)有余熱利用不足及技術(shù)的改進方案及分析

9.3.4 燒結(jié)礦余熱豎罐式回收系統(tǒng)熱力學(xué)分析

參考文獻

2100433B

本書凝練了著者及其團隊10余年的研究成果，是一本系統(tǒng)闡述燒結(jié)過程余熱資源回收與利用的專著。全書圍繞豎罐/環(huán)冷機-余熱鍋爐等環(huán)節(jié)，重點闡述了燒結(jié)礦內(nèi)氣體流動與氣固傳熱的關(guān)鍵科學(xué)問題，進而剖析了基于豎罐和環(huán)冷機模式燒結(jié)余熱回收與利用的關(guān)鍵技術(shù)問題。

燒結(jié)余熱資源具有品質(zhì)較低、波動大等特點，回收的關(guān)鍵技術(shù)包括燒結(jié)機煙氣余熱回收與煙氣處理、燒結(jié)余熱源參數(shù)預(yù)測、燒結(jié)余熱回收工藝與廢氣溫度調(diào)節(jié)、廢氣循環(huán)對燒結(jié)礦質(zhì)量影響與燒結(jié)冷卻制度優(yōu)化、冷卻機余熱回收鍋爐、發(fā)電系統(tǒng)選型與優(yōu)化等。燒結(jié)余熱回收應(yīng)以冷卻機廢氣余熱回收為主, 并重點保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行、提高回收效率, 其中, 熱源參數(shù)預(yù)測技術(shù)是基礎(chǔ), 熱風(fēng)循環(huán)技術(shù)是有效手段, 余熱鍋爐和發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)優(yōu)化、參數(shù)匹配和動態(tài)特性優(yōu)化是核心。

鋼鐵冶金企業(yè)是國家支柱產(chǎn)業(yè)，在現(xiàn)代化建設(shè)中起著重要作用，同時這些企業(yè)也是耗能大戶，能耗占產(chǎn)品成本比例較大。因此企業(yè)的節(jié)能降耗顯得尤其重要。燒結(jié)工序是高爐礦料入爐以前的準備工序。有塊狀燒結(jié)和球團狀燒結(jié)兩種工藝。塊狀燒結(jié)是將不能直接加入爐的煉鐵原料，如精礦粉、高爐爐塵、硫酸渣等配加一定的燃料和溶劑，加熱到1300～1500℃，使粉料燒結(jié)成塊狀。球團燒結(jié)則是將細磨物料，如精礦粉配加一定的黏結(jié)劑，在造球設(shè)備上滾成球，然后在燒結(jié)設(shè)備上高溫?zé)Y(jié)。兩種燒結(jié)過程都要消耗大量的能源。據(jù)統(tǒng)計，燒結(jié)工序的能耗約占冶金總能耗的12%。而其排放的余熱約占總能耗熱能的49%?；厥蘸屠眠@些余熱，顯然極為重要，余熱回收主要在燒結(jié)礦成品顯熱及冷卻機的排氣顯熱兩個方面。目前熱管技術(shù)主要應(yīng)用在冷卻機的排氣顯熱回收上。燒結(jié)機生產(chǎn)時，熱燒結(jié)礦從燒結(jié)機的尾部落下經(jīng)破碎后，通過振動篩分經(jīng)溜槽落到冷卻機傳送帶上，在溜槽部分熱礦料溫度可達700～800℃，此時以輻射形式向外散熱為主，落到冷卻帶上后料溫仍在600℃以上。一般在燒結(jié)冷卻機下布置有數(shù)臺冷卻風(fēng)機，通過軸流風(fēng)機或鼓風(fēng)機，使冷卻風(fēng)強制穿過料礦層，經(jīng)料礦加熱后，在第一風(fēng)罩內(nèi)冷卻風(fēng)溫提高到350～400℃，在第二風(fēng)罩內(nèi)冷卻風(fēng)溫提高到250～300℃，這兩個風(fēng)罩內(nèi)的冷卻風(fēng)都可以利用其余熱。

1、在化工行業(yè)中的應(yīng)用：

（1）小合成氨上、下行煤氣余熱回收

（2）中合成氨上、下行煤氣余熱回收

（3）合成氨吹風(fēng)氣燃燒的余熱回收

（4）合成氨一段爐煙氣余熱回收

（5）30萬噸/年合成氨二段轉(zhuǎn)化爐余熱回收

2、在硫酸工業(yè)中的應(yīng)用：

（1）在硫酸生產(chǎn)沸騰焙燒爐沸騰層內(nèi)的余熱回收；一個年產(chǎn)10萬噸硫酸的工廠可回收5.5萬噸蒸汽；

（2）從沸騰中出來的SO2高溫爐氣中回收余熱；一個年產(chǎn)10萬噸硫酸的工廠可回收10.5萬噸蒸汽，可發(fā)電價值約600萬元；

（3）在鹽酸、硝酸爐的應(yīng)用：基本同(2)；

3、在石油化工中的應(yīng)用：

（1）烴類熱解爐中的余熱回收；（工作溫度約750~900℃）

（2）乙苯脫氫反應(yīng)器中的余熱回收；

（3）環(huán)己醇脫氫化學(xué)反應(yīng)器中的余熱回收；

（4）催化、裂化再生取熱器中的余熱回收；

（5）其它各種加熱爐中的余熱回收；

4、在建材工業(yè)中的應(yīng)用：

（1）在高嶺土噴霧干燥熱風(fēng)爐中的余熱回收；

（2）玻璃窯爐中的余熱回收；

（3）水泥窯爐中的余熱回收；

（4）各種陶瓷倒燃爐及隧道窯中的余熱回收；

5、在冶金工業(yè)中的應(yīng)用：

（1）軋鋼連續(xù)加熱和均熱爐中的余熱回收；

（2）坯件加熱爐中的余熱回收；

（3）線材退火爐中的余熱回收；

（4）燒結(jié)機中的余熱回收；以一臺180M2的燒結(jié)機為例，可回收蒸汽量達10~22噸/小時。