一、球团竖炉内最佳气流分布的研究及其应用（论文文献综述）
陆元翔[1]（2021）在《高炉炉料下降与回旋区形成的模拟与实验》文中研究指明高炉是主要的炼铁设备,它是一个复杂的高温竖式逆流移动床反应器。高炉内部的炉料下降运动和风口回旋区形成是决定高炉稳定、高效运行的两个重要颗粒运动动力学问题。本文采用物理模型实验和DEM/CFD-DEM耦合数值模拟相结合的方式,对高炉内颗粒炉料下降运动和回旋区形成机制进行了研究,解决了模型维度设计难题。首先,建立了高炉炉料下降运动三维半周冷态实验模型,提出并采用“对称面插板法”来观测固体料流内部的真实结构,结合DEM数值模拟,研究了高炉内固体料流的下降运动特性。实验和模拟结果表明,在炉料下降过程中,活塞流是高炉炉料下降的主要运动形式,汇聚流仅出现在炉腹下部及以下的区域。为界定活塞流与汇聚流的边界,本文引入描述颗粒运动速度分布均匀性的Wilcox-Swailes系数（Uws）,Uws≥0.65的区域为活塞流,Uws<0.65的区域为汇聚流。进一步参数分析表明,高炉炉腹角的改变对料流形态影响不大,而回旋区的大小影响比较显着;混合装料相较于分层布料时的颗粒速度分布更均匀;回旋区大小和排料速度均可以影响死料柱的形状。第二,建立了风口回旋区形成机制的三维光学冷态实验研究平台,开发了通过激光衰减来测量散料床层气力空洞的方法,实现了真实三维空洞大小、形状、位置的非接触测量。实验结果显示:在风口适量鼓风作用下,料层中可以形成相对稳定的椭球形空腔,其大小与鼓风量呈正相关,与风口直径呈负相关,而喷管插入深度的影响不大;风口倾斜角度改变会影响回旋区的位置,风口直径和倾斜角度的改变还会引起椭球形状的变化。参数正交试验分析表明,结构及操作参数对回旋区形貌的影响效果不同,鼓风量是回旋区尺寸的决定性因素,鼓风角度对回旋区深度影响较大,而风口直径对回旋区高度的影响更多。第三,构建了五种厚度的回旋区形成研究三维模型,采用薄、厚模型不同的观测方法,结合CFD-DEM耦合数值模拟,分析了不同模型厚度对回旋区形状、大小及形成过程的影响。研究结果表明:实验与模拟获得了基本相同的规律,能够相互印证;不同厚度模型均可在一定鼓风量范围内形成相对稳定的回旋区空腔;薄模型的回旋区主要呈现向上延伸的羽毛状空腔,而厚模型形成的空腔呈现椭球形;在相同鼓风量条件下,回旋区大小随模型厚度的增大而减小,当模型厚度增大到风口直径的3倍以上时,回旋区尺寸基本稳定下来;狭缝模型（厚度与风口直径相同）回旋区的深度和高度是厚模型的3-5倍。对于回旋区模糊边界问题,本文在实验中发现了薄模型中存在动态循环边界和“假边界”现象,并结合模拟探讨了回旋区周边颗粒运动状态。数值模拟深入探究发现,回旋区的形成呈现从无到有、先逐渐膨胀变大、又逐渐变小、最后逐步趋于动态稳定的过程;厚模型更容易形成稳定的回旋区,其形成过程时间约为薄模型的一半;由于数值模拟计算工作量随模型厚度的增加呈指数增长,在数值模拟研究中,模型厚度适宜选取风口直径的3倍左右,既能保证结果真实性,又具有较高的计算效率。本文构建的高炉炉料下降和回旋区气力空洞实验装置均采用对称结构的三维颗粒床层模型,避免了“壁面效应”误差,也克服了降低模型维度造成的结果假象,使实验结果更加真实可靠。引入数值模拟方法对实验细节及相关参数进行了辅助深入分析,探讨了颗粒床层运动行为及动态稳定形貌的形成机制,为颗粒床层数值建模的几何维度简化提出了指导性建议。
田津[2]（2018）在《非高炉炼铁新工艺的探索》文中指出钢铁行业作为全球所有工业化国家的基础工业之一,是衡量国家综合竞争力的重要标志。炼铁工艺作为钢铁冶金的上游工艺,目前占主导地位的生产工艺是高炉炼铁,但其存在热量消耗巨大、焦炭依赖度高、环境污染严重等问题,而非高炉炼铁工艺虽然在一定程度上实现了非焦冶炼,但生产规模小、能源利用率低、经济效益差始终是制约其发展的桎梏。因此,本文旨在现有研究的基础上,开发出一种新型非高炉炼铁工艺,达到适用于大规模工业生产,摆脱烧结和炼焦工序,能源利用率高且合理,环境友好,经济效益高的目标。本文在对非高炉炼铁工艺发展历程和技术瓶颈理论分析的基础上,发掘出COREX和FINEX工艺在众多炼铁工艺中脱颖而出所具备的优势和潜力,进而提炼出本文拟解决的技术问题,包括由炉料粘结导致的还原气温度匹配问题、原燃料适应性问题、两段间连接问题以及炉顶煤气循环利用问题,并有针对性的提出改进措施。在对铁氧化物还原熔融过程研究的基础上,建立了熔融气化炉内部化学反应和温度变化图谱,包含熔融过程中发生的主要反应及其吸放热变化、温度分布等。将目前主流的炉料粘结机理归纳为铁晶须、高活性铁单质和低熔点共熔物粘结机理,在分析粘结物成分、形貌和布料条件的基础上,分别确定了竖炉和流化床产生粘结的原因。对粘结机理与还原温度的相关性进行研究,得出通过提高还原气中H2浓度来抑制粘结是不科学的,并从原理上解释了块矿比球团矿更容易发生粘结的原因,是由球团矿形状、强度和内部熔剂分子的存在造成的。最终猜想在熔融还原炼铁工艺中存在一个理想的极限状态,在较高温度及适宜还原气成分条件下,炉料在竖炉或流化床内顺畅的完成全部还原过程,得到金属化率为100%的直接还原铁,直接还原铁在熔融气化炉内只完成熔融过程,无须终还原。针对熔融还原炼铁工艺现存的技术瓶颈,通过计算对比出各工艺方案的优缺点,得出最佳方案。在此基础上,提出了本文开发的新型非高炉炼铁工艺,对其中的关键技术,包括热压含碳球团工艺和煤气改质调温工艺进行深入探讨。新型炼铁工艺在理论上很好的解决了熔融还原炼铁工艺现存的技术瓶颈,但若要实现工业应用,还需对各关键技术进行深入研究和论证。
刘炳南[3]（2018）在《直接还原竖炉物理能化学能最大化利用的研究》文中认为随着全球工业的快速发展,气候变化、资源和环境问题已成为全球面临的最大挑战。钢铁工业是国民经济的重要基础产业,同时也是耗能大户,其中炼铁工序的能耗占钢铁流程总能耗的60%以上,所以推进炼铁工业绿色发展成为节能减排的关键。目前炼铁反应器内普遍存在煤气化学能未能充分利用的问题,造成这一现象的根本原因在于反应器内煤气物理能和化学能严重不匹配。尤其是对于采用富氢煤气的直接还原竖炉而言,氢还原吸热导致炉内热需求大幅上升,使得为满足热平衡不得不通入大量热煤气,造成炉内新鲜煤气量大、炉顶煤气还原势高、煤气利用率低、能耗高等问题。针对这一问题,本文首先设计了竖炉炉顶煤气循环工艺（TGR工艺）,旨在加强碳和氢元素的利用。其次提出了上部吹氧竖炉新工艺（内部燃烧吹氧DOB和外部燃烧吹氧IOB工艺）,在竖炉上部适当位置,吹入适当量的氧气,通过燃烧部分含有CO和H2的混合煤气,将过剩的化学能转换为物理能,打破只依赖煤气物理热的局限,降低由热平衡限制的煤气需要量,提高炉内上部温度和还原反应速度,从本质上提高煤气利用率,降低系统总能耗。最后结合上部吹氧和炉顶煤气循环工艺特点,设计了上部吹氧和炉顶煤气循环相结合的竖炉工艺（OB-TGR工艺）。本文通过建立静态工艺模型、一维动力学模型和二维动力学模型对所选工艺进行数值模拟分析和优化工艺评价。研究成果为直接还原竖炉乃至其他炼铁工艺的进一步优化和开发提供理论和实践基础。论文研究的主要内容和结论如下:（1）建立了直接还原竖炉的静态工艺模型,考察了不同竖炉工艺的物料和热量收支情况,并得到较优的竖炉工艺。TGR工艺中,TGR2竖炉的炉顶煤气还原势和系统总能耗最低,能量利用率最高,CO2排放量也相对较低。因此TGR2为TGR工艺中的较优工艺。上部吹氧工艺吹氧量分别为13.21,24.99,16.41 m3·tDRI-1。内部燃烧吹氧工艺由于目前工业技术的局限,应用于现阶段实际生产还存在困难。在外部燃烧吹氧工艺中,IOB2竖炉的炉顶煤气还原势、CO2排放量和系统总能耗较IOB1竖炉均有所降低,因此IOB2为上部吹氧工艺中的较优工艺。在吹氧+TGR工艺中,上部吹氧量分别为35.39,19.90,34.22 m3·DRI-1,吹氧+TGR2竖炉的炉顶煤气还原势、系统总能耗和CO2排放量最低,能量利用率最高,因此吹氧+TGR2为吹氧+TGR工艺中的较优工艺。（2）以静态工艺模型的模拟结果作为操作条件建立了一维动力学模型,对所选较优工艺进行数值模拟。TGR2竖炉海绵铁金属化率较传统竖炉降低1.96%。IOB2竖炉上部吹气位置为炉深4.75 m处（浮士体开始被还原的位置）。由于上部入炉煤气的还原势较低,导致上部空间煤气还原势过低,抑制了浮士体的还原,因此海绵铁的金属化率较传统竖炉降低15.21%,无法满足生产要求。吹氧+TGR2竖炉的上部吹气位置为炉深3.83 m处,上部高温高还原势煤气的加入,提高了还原段上部温度和煤气还原势,从而改善了炉内还原反应动力学条件,提高了还原反应速度,使得炉顶附近区域浮士体还原的煤气盈余显着降低,煤气化学能得到有效利用,炉顶煤气还原势较传统竖炉明显降低,海绵铁的金属化率较传统竖炉也有所升高。加之该工艺在所选较优工艺中系统总能耗最低,煤气利用率最高,因此吹氧+TGR2为本文所考察所有竖炉工艺中的最佳工艺。（3）以静态工艺模型和一维动力学模型模拟结果为操作条件建立了二维动力学模型,对吹氧+TGR2竖炉进行数值模拟,研究各参数在炉内不同高度上的径向分布。吹氧+TGR2竖炉上部高温高还原势煤气的加入,可以有效改善还原段上部炉壁附近区域的煤气流动,提高该区域气固温度和煤气还原势,从而改善该区域还原反应动力学条件,提高浮士体还原反应速度,炉顶附近区域浮士体还原的煤气盈余显着降低,炉顶煤气还原势较传统竖炉降低8.38%,煤气利用率较传统竖炉提高3.91%,还原段炉壁附近区域的金属化率较传统竖炉明显升高,产品金属化率平均值较传统竖炉升高1.97%。但由于该工艺对上部中心区域煤气流分布影响较小,且加剧了下部中心区域煤气流欠发展的程度,还原段中心区域煤气还原势较传统竖炉降低,反应动力学条件变差,浮士体的还原反应受到抑制,因此还原段底部中心位置海绵铁金属化率较传统竖炉有所降低,产品金属化率均匀性有所变差。
赵长福[4]（2018）在《氢气直接还原竖炉内流场及还原过程研究》文中研究表明氢气作为一种还原性很强的清洁能源,应用于直接还原工艺中有效的减少了二氧化碳的排放量。随着制氢技术的成熟,氢气直接还原工艺的研究变得非常有意义。本文根据氢气还原铁矿石的化学平衡和热平衡方程,计算了还原气最小需气量。研究表明当使用纯氢气作为还原剂时,需气量较传统直接还原工艺显着增多,氢气利用率降低;当还原气中配入氮气或甲烷时,需气量均减小,但配入甲烷时的需气量显着减少,导致还原气中含氢量很低。本文基于CFD三维竖炉模型,将氧化铁矿料层简化为多孔介质模拟分析了炉顶还原尾气出口压强、炉顶还原尾气出口大小、竖炉还原段高度、支管直径大小、支管长度、炉顶单双还原尾气出口和还原段单双还原气入口这七个因素对竖炉还原段内流场的影响。然后根据前期研究结果将三维竖炉模型近似简化为二维薄片模型,为了更准确的研究还原段内的流场,采用计算流体动力学和离散单元法相耦合的方法（CFD-DEM）,根据相似原理将球团颗粒放大四倍进一步模拟分析了竖炉还原段直径、通入还原气量、竖炉还原段炉身角和竖炉支管倾斜角度这四个因素对炉内流场的影响。通过上述研究得到设备参数和工艺参数对竖炉还原段内气流分布的影响情况,为竖炉设计提供参考。最后假设球团矿含Fe2O3量100%,还原反应分三步进行,建立CFD二维竖炉模型,采用滑移网格代替物料下行近似模拟研究了还原气（纯H2）中配入氮气或甲烷对物料金属化率和温度场的影响。研究表明还原气中配入氮气或甲烷使物料沿高度方向的金属化率降低,还原尾气出口温度升高,且配入CH4后对物料金属化率和还原温度的影响较大。
余建文[5]（2017）在《东鞍山铁矿石磁选预富集—悬浮磁化焙烧技术研究》文中进行了进一步梳理东鞍山铁矿石是我国典型的难选铁矿石,具有品位低、矿物组成复杂、铁矿物嵌布粒度细及磨矿产品粒度难以控制等特点,采用磁选、重选、浮选等传统选矿技术及其联合分选技术均难以获得较好的技术经济指标。因此,围绕东鞍山铁矿石的高效开发与利用,开展相应的应用基础理论与关键技术研究意义重大。预富集-磁化焙烧-磁选是处理复杂难选贫铁矿石典型和最有效的方法,尤其是悬浮焙烧具有传热传质效率高、焙烧能耗低等优点,成为近年来研究的热点。本文以东鞍山铁矿石为研究对象,在工艺矿物学研究的基础上,利用目的铁矿物与脉石矿物的磁性差异,进行了东鞍山铁矿石的磁选预富集行为研究;通过热力学分析,探讨了还原作用下预富集精矿中铁矿物的选择性还原磁化的可行性及氧化作用下还原物料中磁铁矿向磁赤铁矿化学转变的可能性;利用微型流化床反应器、光学显微镜及扫描电子显微镜（SEM）等测试技术,进行了赤铁矿的悬浮还原磁化动力学及磁铁矿的形成与生长行为研究;采用穆斯堡尔谱及振动样品磁强计VSM,进一步考察了磁铁矿的低温氧化物相变化规律及磁性变化特征,构建了强化赤铁矿悬浮态选择性还原磁化-再氧化的理论基础,开发了基于磁选预富集-悬浮磁化焙烧-磁选的东鞍山铁矿石高效利用新工艺,并取得如下具有科学意义和应用价值的研究成果:（1）探明了东鞍山铁矿石的磁选预富集行为。通过对预富集各阶段产品的XRD、铁物相及SEM等研究发现,矿石中的磁铁矿及部分与磁铁矿连生的赤铁矿主要富集于弱磁粗选精矿中,粗粒的赤铁矿和菱铁矿主要富集于高梯度中磁扫选Ⅰ精矿中,细粒的赤铁矿和菱铁矿在高梯度强磁扫选Ⅱ作业中得到有效的富集,另外部分微细粒赤铁矿（<10μm）由于磁性极弱而随着脉石丢失在尾矿中。（2）明确了赤铁矿悬浮态磁化还原机制。赤铁矿的流态化还原磁化反应过程中,氧的脱除发生在磁铁矿壳层的外表面。赤铁矿悬浮态磁化还原动力学过程可用Avrami-Erofeev方程F（a）=[-ln（1-a）]l/n(n=1.50～1.58 描述,即赤铁矿的悬浮态还原磁化过程由新相磁铁矿的随机成核及一维生长阶段控制。通过对反应结果的拟合,求得反应活化能Ea=48.70～49.64kJ/mol,指前因子A=5.58～6.55 s-1,反应速率常数与温度的关系为:k=5.58exp（-48700/R·T）或k=6.55exp（-49640/R·T）（3）确定了磁铁矿相的形成与生长机理模型。新生磁铁矿核优先在赤铁矿颗粒的边缘处形成并呈针状,成为磁铁矿相生长的核心;Fe2+离子是磁铁矿核生长的物质基础,后续生成的Fe2+离子扩散至磁铁矿-赤铁矿相界面促使磁铁矿相的生长。诱导期,新相磁铁矿核生成困难,磁铁矿核生长的指数前常数k0=1.95×105 μm2/min,活化能Ea=60.86 kJ/mol;生长期,新相磁铁矿核的形成对反应起到催化作用,促进新相磁铁矿核的生长过程,磁铁矿核生长的指数前常数k0=9.77×104 μm2/min,活化能Ea=35.71 kJ/mol。（4）查明了磁铁矿的低温氧化物相演变规律及磁性变化特征。磁铁矿的低温（300～400℃）氧化反应程度随温度升高和时间延长而提高,且反应程度受氧化温度的影响更为明显。磁铁矿在反应初期的氧化速度较快,后期氧化速度趋缓。磁铁矿的氧化过程中可分两个不同的阶段.:氧化温度低于350℃时,磁铁矿的氧化产物为磁赤铁矿（y-Fe203）,其含量随温度的升高而逐渐增大;氧化温度高于350℃时,磁赤铁矿不能稳定存在,会发生γ-Fe2O3→α-Fe2O3的转化,同时磁铁矿氧化产品的剩余磁化强度Mr开始降低。（5）开发了基于磁选预富集-悬浮磁化焙烧-磁选的东鞍山铁矿石高效利用新工艺。在磨矿细度-0.074 mm粒级含量占60%的条件下,东鞍山铁矿石（TFe 31.74%）经弱磁粗选-筒式中磁扫选Ⅰ-高梯度强磁扫选Ⅱ后,可获得预富集精矿含铁42.02%、回收率90.02%的优异指标。同时,抛尾率高达32%。预富集精矿在焙烧温度540～560℃,还原气体CO用量4.0 m3/h及流化气体N2用量2.0 m3/h的条件下,焙烧产品磨细至-400目（0.038 mm）粒级含量占80%经弱磁（磁场强度100 mT）分选后,可获得产率39.02%、铁品位66.06%及铁回收率81.22%的分选指标。本文的研究成果丰富了难选铁矿石悬浮磁化焙烧理论体系,不仅对强化东鞍山铁矿石的悬浮磁化焙烧过程提供理论支撑,对其它复杂难选铁矿石的高效利用也具有良好的借鉴意义。
韩立浩[6]（2015）在《COREX熔化气化炉物料运动的模拟研究》文中研究说明COREX工艺是最早实现工业化实践的熔融还原炼铁技术,由预还原竖炉和终还原熔化气化炉组成。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。我国宝钢率先引进了 COREX-3000,为我国非高炉炼铁开创了新途径。由于工业规模放大,生产中出现了许多问题,诸如回旋区小、中心不活跃、炉料更新慢、温度低、还原和渣铁分离差、炉况不顺以及料柱透气透液性差等问题。熔化气化炉内物料运动直接影响到煤气流的分布,而煤气流的合理分布是气化炉顺行、提高产能和降低燃料消耗的关键。针对所存在的问题,分析其根本原因是对物料间的运动及物料间相互作用机制没有充分了解及掌握。因此,为了解决气化炉存在的问题,应明确炉内物料运动规律和煤气流分布情况。本研究从冷态物理模拟、热态物理模拟、离散元法（DEM）及煤气流分布数学模拟四个方面,对气化炉物料运动规律和煤气流分布进行了详尽地研究。目前,对于COREX熔化气化炉内物料运动规律的研究仍是空白,在参考高炉物料运动研究的基础上,利用几何相似,建立了 COREX-3000熔化气化炉物料运动的冷态物理模型。为保证模型和原型中物料运动规律的相似,用相似理论推导了模拟气化炉物料运动的相似准数并确定了实验方案,以聚乙烯粒子模拟焦炭,以压缩空气模拟氧气,用颗粒示踪的方法从宏观角度对物料运动规律进行了研究。通过冷态物理实验,得到了不同操作条件下气化炉模型内物料运动流型、物料运动轨迹和停留时间。气化炉炉缸直径的增加,炉中心不活跃,为了改善炉况,参考高炉采用不同布料模式调节料柱结构的方法,提出了向气化炉内添加少量焦炭以改善炉内煤气流分布的方法。利用几何相似,建立了熔化气化炉煤气流分布的热态物理模型。以石蜡颗粒模拟直接还原铁（DRI）、玉米粒子模拟焦炭和块煤,以热空气模拟CO,首先进行了预备实验,为DEM中软熔区域形状的假定提供了参考依据;而后对不同加焦方式下气化炉内煤气流分布进行了研究。采用热电偶测温的方法,获得了气化炉模型内温度分布,进而获得了气化炉内不同加焦方式下煤气流分布情况,为确定合理的加焦方式、改善煤气流分布提供参考和依据。在DEM中,利用C语言自编程序,建立了气化炉的离散元数学模型,并利用该模型对软熔区域存在与否情况下以及不同加焦方式下气化炉内物料运动规律进行了研究,还考察了不同软熔区域形状时物料运动规律,得到了炉内速度场、法向力及空隙度分布等微观信息。在不同加焦方式下煤气流分布的数学模拟中,建立了气化炉扁平物理模型的数学模型,利用DEM得到的空隙度分布信息以及多孔介质模型,研究了不同加焦方式下气化炉内煤气流分布情况。在气化炉内加入焦柱后,煤气流速整体得到增加,在气化炉内部煤气流速平均增加了约0.4 m·s-1,加焦位置处煤气流速增加较多,约为1.1-1.6 m·s-1。中心加焦时,煤气质量通量径向分布较全混装时增加了1.08 kg·8-1·m-2;中间区域加焦时,煤气质量通量径向分布较全混装时增加了 0.88 kg.s-1·m-2;质量通量轴向分布较全混装时增加了 1.62 kg·s-1.m-2。气化炉内焦柱的加入会使得加焦位置形成煤气流发展通路,进而改善气化炉透气性,但也应控制焦炭的加入量,避免煤气流过度发展,影响煤气利用率。
孙用军[7]（2015）在《辽西钒钛磁铁矿直接提钒焙烧竖炉气固传热数值计算》文中研究表明焙烧竖炉,是课题组借鉴钢铁球团竖炉提出并在朝阳得以建造的一种钒钛磁铁矿直接提钒焙烧设备,是辽西钒钛磁铁矿直接提钒工艺流程中的核心设备,其决定着焙烧效果,进而影响着后续的浸出、净化富集和沉淀等单元操作。其内焙烧实质是钒钛磁铁矿球团受燃烧产物加热而后被冷却空气冷却的气固传热过程,因此,提升竖炉焙烧效果的关键是改善炉内料层气固传热效果。焙烧竖炉本质是气固颗粒移动床,炉内气固传热可视为稳态传热,数值计算是主要研究手段。目前,有关移动床气固传热数值计算,多集中于冶金和化工领域中,其主要特点:大部分基于局部热力学平衡模型,仅有的基于非平衡模型均将稳态问题近似为非稳态问题;阻力特性系数基于经典Ergun公式,缺乏针对性。焙烧竖炉,其最大难点在于“多进口、多出口”,传热过程复杂。基于此,本文基于FLUENT软件,采用局域热力学非平衡模型,推导基于稳态流动的双能量方程;开展球团阻力特性研究,并以UDF形式编译于FLUENT软件中,藉此开展竖炉内气固传热过程数值计算,进而解决辽西中试炉现场运行的部分热工问题,为后续的中试炉技术改造奠定基础。研究结果表明:（1）炉内气流流动状态临界雷诺数约为2100;湍流流动时,描述炉内气体流动阻力特性的修正Ergun方程为:ΔP/L=500（1-ε）2/ε3μu/d2+2.1（1-ε）/ε3ρu2/d（2）炉内球团温度在焙烧段分布不均,靠近焙烧风进口之处,球团温度较高,而远离进口之处,球团温度较低;设置焙烧风双进口可有效改善焙烧不均;冷却风回折流动使得保温段下部球团温度较低,但依旧满足焙烧要求。（3）在生产可调范围内,随着焙烧风流量的增加、冷却风流量的减小,球团温度升高;随着球团颗粒直径的增加,焙烧段球团温度降低而冷却段球团温度升高,适宜的球团直径0.046m。（4）目前调试工况下,中试炉球团温度整体偏低,可通过调整焙烧风和冷却风的流量解决,无需调整结构参数;现有中试炉基本满足330t（V2O5）/a的设计产能;设置双侧焙烧可改善料层的焙烧均匀性。（5）中试炉设计产能330t（V2O5）/a时的适宜参数:焙烧风流量3500mm3/h,冷却风流量1512m3/h,焙烧时间5.0h;为防止球团过烧,竖炉产能不得低于264t（V205）/a,最低产能的适宜参数:焙烧风流量2800m3/h,冷却风流量1512m3/h。
陈林根,夏少军,谢志辉,刘晓威,沈勋,孙丰瑞[8]（2014）在《钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展》文中研究说明从铁矿石烧结、球团矿生产、铁水预处理、复吹转炉炼钢、炉外精炼和连铸等主要装置和工序层面,较为全面地综述了钢铁冶金过程动态数学过程模型国内外研究现状,分析了各装置及工序相关研究中的重点和难点,探讨了今后进一步研究的发展方向。
朴英敏[9]（2013）在《气基直接还原竖炉流场研究及优化》文中指出世界直接还原铁技术日益发展，气基竖炉直接还原工艺和设备也逐渐趋于成熟和完善，而中国的天然气资源缺乏，所以煤制气气基竖炉直接还原工艺与设备的研究很有意义。在此背景下本文研究气基直接还原工艺的主体设备竖炉的流场。气基直接还原竖炉内的流场影响着竖炉的压强分布，气体的速度分布和浓度分布。流场对竖炉的顺行有着重要的影响，流场还对还原反应进程有着直接的影响，进而影响着直接还原铁的生产情况。本文利用流体分析软件，对直接还原铁竖炉内还原气气流分布规律及其影响因素进行研究。其中包括炉顶压强、炉顶气出口大小、还原气通入量、还原气温度和支管个数五个影响因素，研究单个因素分别对竖炉流场的影响。模拟分析中将球团矿简化为多孔介质，通过实验测得的惯性阻力系数和粘性阻力系数作为模拟过程的一个基础输入参数。为研究多个影响因素同时对气基竖炉流场影响，采用响应面法找到相互的映射关系，得到气基竖炉部分工艺参数和炉内压强、过渡段串流情况的关系。基于遗传算法优化，得出竖炉内理想气流分布时的状态影响因素。研究结果显示，炉内气流分布状况与状态影响因素有直接关系，并得到影响竖炉内合理流场的主要状态影响因素为炉顶压强和冷却气出口压强。
张朋刚[10]（2014）在《立式烧结矿余热回收装置内的气体流动》文中提出烧结工序能耗占钢铁工业总能耗的10%至15%,仅次于炼铁工序成为钢铁工业第二大耗能用户。烧结余热资源包括烧结过程的废气显热和产品显热,分别占烧结工序总热量收入的20%和45%。现有环冷机主要目的是冷却烧结矿,而非进行余热回收,所以风量过大、料层过薄、冷却过快、漏风严重等弊端不可避免,无法满足高效换热和取热的要求。为了达到既冷却烧结矿又回收余热的双重目的,对环冷机的结构设计与热工操作应进行彻底改造。受干法熄焦技术启发,凡炽热的烧结矿、球团矿,都有可能像干熄焦一样用散料床气固强化热交换的方式进行强化换热,即用立式散料床气固热交换装置,取代现有的卧式烧结矿环冷机,在冷却烧结矿的同时,最大限度回收烧结矿显热。立式烧结矿余热回收装置内的气体流动研究是散料床气固强化换热的基础,因此,本文的研究具有重要意义。在对目前烧结矿冷却技术和气固移动床研究分析的基础上,本文主要开展了如下研究工作：（1）烧结矿性能及粒级分布实验通过烧结矿的转鼓实验分析了烧结矿的转鼓指数和抗磨指数,通过烧结矿粒级分布实验得到了烧结矿的破碎性能及各粒级分布比例,在此基础上,通过计算得到了各粒径范围下的烧结矿颗粒粉化率,分析了烧结矿散料层透气性的影响因素。结果表明：烧结矿颗粒越大,则越容易破碎,破碎后的粉化率越大；料层的空隙率越大,则料层内烧结矿的透气性越好。（2）装置内烧结矿散料层的分布规律以空隙率作为装置内散料层分布规律的主要指标,采用断面图像分析法测试了烧结矿在装置内的料层空隙率沿着高度方向的分布规律,采用环形区域划分法计算得到了料层沿着径向的空隙率分布规律,并采用多项式拟合得到了空隙率分布的表达式,结果表明：在实验条件下,烧结矿颗粒平均直径越大,则其对应的料层空隙率越大；当高度小于0.5 m时,料层空隙率随着高度的增加而增大,当高度大于0.5 m时,高度方向的料层空隙率基本保持不变；料层的径向空隙率分布中,距离装置的中心区域越远,则料层空隙率越大,在壁面附近空隙率最大,随着装置床径比的增大,边缘效应对于径向空隙率的影响减小,当床径比D/dp30时边缘效应可忽略不计。在立式烧结矿余热回收装置设计中,应增大装置内的烧结矿颗粒尺寸,以提高料层的空隙率,从而改善装置内烧结矿的透气性。（3）气体流经散料层时的压力损失基于烧结矿散料层内气体压力测试的实验数据,根据流体的“自模化”特性,采用无量纲分析方法,并通过非线性拟合得到了欧拉数Eu与雷诺数Re之间的关联式,对关系式进行数学处理后得到了不同当量直径下的装置内气体压力损失计算公式。将本文得到的压力损失计算公式分别与Ergun公式的计算结果、Yang等人的实验公式结果及数值模拟的结果进行了对比分析,讨论了气体流经散料层时的压力损失公式的可靠性,并在此基础上给出了降低料层内气体压力损失的两种办法：一是通过增大装置内烧结矿颗粒的当量直径以减小单位料层的压力损失,二是通过降低装置内冷却空气的表观流速以降低单位料层的压力损失,而在气固水当量相等的条件下,可采用在设计过程中增大装置直径的办法来降低冷却空气的表观流速。（4）立式烧结矿余热回收装置的设计及气体流动分析方法以烧结矿散料层的空隙率分布规律和散料层内的气体压力损失为基础,在烧结矿和冷却空气的气固水当量相等的条件下,结合对流传热、导热和热平衡方程,对立式烧结矿余热回收装置进行了设计计算,并在此基础上采用C语言开发了一套设计计算程序,用来替代余热回收装置设计过程的大量人工计算；以一台360m2烧结机为例,初步设计了对应的立式烧结矿余热回收装置。通过简化立式烧结矿余热回收装置的模型,采用UDF编写的程序作为多孔介质内空隙率及其阻力系数的分布规律,以此代替烧结矿料层的真实分布状态,从数值分析的角度建立了装置内气体流动的控制方程,并通过离散化、迭代求解和结果分析,指出了立式烧结矿余热回收装置内冷却空气气体流动分析中的侧重点：即冷却空气的出口温度、压力分布规律和气体的流线图分布。冷却空气出口温度可反映装置的余热回收品质；冷却空气的压力损失可反应装置运行的经济性；冷却空气的流线图表明了气流分布的均匀性,进而可知烧结矿冷却的均匀性,可反映余热回收装置的可靠性。（5）立式烧结矿余热回收装置内气体流动过程分析通过数值模拟对两种不同设计方案的立式烧结矿余热回收装置内的气体流动规律进行了对比分析,确立了一种比较合适的立式烧结矿余热回收装置,并针对此装置采用了数值模拟和设计计算程序相结合的方法,讨论了各个设计参数对装置内气体流动的影响。保持料层高度不变,通过改变直径可观察气流分布均匀性的变化规律,发现当高径比在1.2～1.6时既能使得气流分布均匀性较好,且能保证气体压力损失不至于过大；对比了中心供气、周边供气及中心和周边供气下的气流分布及压力损失,并分析了中心和周边供气时的供气比例对压力损失的影响；通过降低冷却空气表观流速可以降低装置内压力损失和烧结矿移动速度,进而降低烧结矿的粉化率；对比了装置内装有当量直径分别为15 mm、25 mm及35mm时的气流均匀性和压力损失,给出了采用较大颗粒（35 mm）的建议,并且明确了在装置内的数值模拟中采用UDF编程的方式才能比较真实地反映料层的分布规律及其对气体流动的影响；针对直径为4 m、4.5 m及5m三种情况下的装置,分别改变其冷却空气入口温度的设计值,采用基于C语言的设计计算程序得到了不同入口温度下的料层高度、压力损失及高径比等参数,在满足气流分布均匀的条件下,选择了使装置内气体压力损失小且冷却空气出口温度高的一套设计参数作为立式烧结矿余热回收装置的最终参数：装置直径设计为5 m、料层高度为6.2 m,冷却空气入口温度设计为75℃,冷却空气表观流速为5.3 m/s,烧结矿移动速度为1.6mm/s,冷却空气总压力损失为15.4 kPa,对应的单位料层的压力损失为2.6 kPa/m,单台装置的余热回收能力为350 t/h,适合填充的颗粒当量直径为35mm,烧结矿冷却时间为1.06 h,余热回收量为188.2 GJ/h,所需冷却风流量为37.8万m3/h,气料比为1080 m3/t烧结矿。
二、球团竖炉内最佳气流分布的研究及其应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、球团竖炉内最佳气流分布的研究及其应用（论文提纲范文）
（1）高炉炉料下降与回旋区形成的模拟与实验（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 高炉炼铁工艺中颗粒动力学研究现状 |
| 2.2 高炉炉料下降运动实验与模拟研究进展 |
| 2.2.1 炉料下降的实验研究 |
| 2.2.2 炉料下降的数值模拟研究 |
| 2.2.3 炉料下降运动的主要影响因素 |
| 2.3 高炉回旋区形成机制的实验与模拟研究进展 |
| 2.3.1 回旋区的实验研究 |
| 2.3.2 回旋区的数值模拟研究 |
| 2.3.3 回旋区形成的影响因素 |
| 2.4 本文主要研究内容 |
| 2.4.1 已有研究工作的不足 |
| 2.4.2 本文的研究思路与目标 |
| 2.4.3 本文的研究内容 |
| 3 炉料下降运动的数值模拟与实验 |
| 3.1 炉料下降实验模型 |
| 3.1.1 实验平台的搭建 |
| 3.1.2 相似准数的确定 |
| 3.1.3 实验参数的确定 |
| 3.1.4 “对称面插板”实验方法 |
| 3.2 炉料下降的DEM模拟 |
| 3.2.1 模型的简化 |
| 3.2.2 控制方程 |
| 3.2.3 边界条件 |
| 3.3 活塞流特性分析 |
| 3.3.1 炉料下降的活塞流特性 |
| 3.3.2 模型结构的影响 |
| 3.3.3 布料方式的影响 |
| 3.3.4 死料柱的形成 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 散料床层气力空洞的激光衰减测量方法 |
| 4.1 三维气力空洞实验平台 |
| 4.1.1 实验平台搭建 |
| 4.1.2 实验参数设计 |
| 4.2 实验方法的确定 |
| 4.2.1 实验的原理与验证 |
| 4.2.2 回旋区形态的测量 |
| 4.2.3 确定回旋区轮廓的描点法 |
| 4.3 回旋区形成的实验研究 |
| 4.3.1 回旋区形成的影响因素分析 |
| 4.3.2 正交试验分析 |
| 4.4 激光衰减测量方法的探讨 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 高炉风口回旋区形成的CFD-DEM模拟 |
| 5.1 三维CFD-DEM建模与验证 |
| 5.1.1 几何模型的构建 |
| 5.1.2 控制方程 |
| 5.1.3 边界条件与网格划分 |
| 5.1.4 模型的验证 |
| 5.2 狭缝模型回旋区形成过程而分析 |
| 5.2.1 回旋区动态特性 |
| 5.2.2 回旋区形成过程的尺寸变化 |
| 5.3 不同厚度模型的模拟结果分析 |
| 5.3.1 不同厚度模型回旋区形成过程 |
| 5.3.2 气、固流场耦合机制分析 |
| 5.3.3 计算效率与精度分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 回旋区形成实验及模型厚度的影响机制 |
| 6.1 不同厚度模型的实验平台 |
| 6.1.1 物理模型 |
| 6.1.2 相似原理及鼓风参数的选取 |
| 6.2 薄模型的实验研究 |
| 6.2.1 实验方法 |
| 6.2.2 回旋区的循环边界与假边界 |
| 6.2.3 鼓风量与料层高度的影响 |
| 6.3 厚模型的实验及模型厚度影响分析 |
| 6.3.1 厚模型的实验方法 |
| 6.3.2 厚模型的实验结果分析 |
| 6.3.3 不同厚度模型的对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 工作局限与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）非高炉炼铁新工艺的探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 钢铁工业的地位 |
| 1.2 炼铁工艺及其存在问题 |
| 1.2.1 非高炉炼铁工艺 |
| 1.2.2 炼铁工艺关键问题 |
| 1.3 非高炉炼铁工艺的发展历程 |
| 1.3.1 直接还原炼铁工艺的发展历程 |
| 1.3.2 直接还原炼铁工艺的对比 |
| 1.3.3 熔融还原炼铁工艺的发展历程 |
| 1.3.4 COREX和 FINEX法的优势 |
| 1.4 COREX和 FINEX法的技术瓶颈 |
| 1.4.1 COREX和 FINEX法已有的研究成果 |
| 1.4.2 COREX和 FINEX法目前存在的技术瓶颈 |
| 1.4.3 COREX和 FINEX法的改进措施 |
| 1.5 本课题主要研究内容及研究意义 |
| 1.5.1 主要内容 |
| 1.5.2 研究意义 |
| 第2章 熔融还原过程的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 熔融还原炼铁工艺还原过程的研究 |
| 2.2.1 还原反应机理研究 |
| 2.2.2 熔融还原炼铁工艺中的还原反应 |
| 2.2.3 还原反应与粘结机理研究 |
| 2.3 熔融还原炼铁工艺熔融过程的研究 |
| 2.3.1 熔融反应过程的研究 |
| 2.3.2 直接还原铁的终还原和熔融过程研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 炼铁新工艺的构想和关键技术的探索 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 新工艺拟解决的问题 |
| 3.3 拟解决问题的技术方案 |
| 3.3.1 粘结问题——还原气温度的匹配 |
| 3.3.2 原燃料适应性的问题 |
| 3.3.3 还原段与熔融段之间的连接问题 |
| 3.3.4 炉顶煤气的循环利用问题 |
| 3.4 非高炉炼铁新工艺的提出 |
| 3.5 非高炉炼铁新工艺中关键技术的探索 |
| 3.5.1 改质调温工艺技术的探索 |
| 3.5.2 热压含碳球团工艺技术的探索 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 新工艺的技术评价和前景展望 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 物料平衡计算 |
| 4.2.1 配料计算 |
| 4.2.2 物料平衡表 |
| 4.3 技术评价与前景展望 |
| 4.3.1 技术优势 |
| 4.3.2 前景展望 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）直接还原竖炉物理能化学能最大化利用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 现代炼铁工艺概述 |
| 1.2.1 高炉炼铁工艺概述 |
| 1.2.2 COREX工艺概述 |
| 1.2.3 MIDREX工艺概述 |
| 1.2.4 HYL-Ⅲ工艺概述 |
| 1.3 提高煤气利用率研究现状 |
| 1.4 本文研究背景 |
| 1.5 本文主要研究内容与创新点 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 炼铁工艺数学模型的研究 |
| 2.1.1 静态工艺模型 |
| 2.1.2 动力学模型 |
| 2.2 炼铁工艺优化评价的研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 直接还原竖炉工艺的理论分析 |
| 3.1 传统竖炉静态工艺模型 |
| 3.1.1 传统竖炉物料收入与支出 |
| 3.1.2 传统竖炉热收入与热支出 |
| 3.1.3 传统竖炉物料平衡与热平衡模型 |
| 3.2 炉顶煤气循环竖炉静态工艺模型 |
| 3.2.1 炉顶煤气循环竖炉物料收入与支出 |
| 3.2.2 炉顶煤气循环竖炉热收入与热支出 |
| 3.2.3 炉顶煤气循环竖炉物料平衡与热平衡模型 |
| 3.3 上部吹氧竖炉静态工艺模型 |
| 3.3.1 上部吹氧竖炉物料收入与支出 |
| 3.3.2 上部吹氧竖炉热收入与热支出 |
| 3.3.3 上部吹氧竖炉物料平衡与热平衡模型 |
| 3.4 吹氧+TGR竖炉静态工艺模型 |
| 3.4.1 吹氧+TGR竖炉物料收入与支出 |
| 3.4.2 吹氧+TGR竖炉热收入与热支出 |
| 3.4.3 吹氧+TGR竖炉物料平衡与热平衡模型 |
| 3.5 结果与分析 |
| 3.5.1 操作条件 |
| 3.5.2 还原煤气量限制环节和吹氧量分析 |
| 3.5.3 物料平衡分析 |
| 3.5.4 热平衡分析 |
| 3.5.5 优化工艺评价 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 直接还原竖炉的一维动力学模型 |
| 4.1 模型的建立 |
| 4.1.1 基本假设 |
| 4.1.2 模型的控制方程 |
| 4.1.3 模型考虑的反应及反应速度计算 |
| 4.1.4 模型参数的计算 |
| 4.1.5 模型的边界条件及求解方法 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 模型验证 |
| 4.2.2 操作条件 |
| 4.2.3 IOB2竖炉和吹氧+TGR2竖炉上部吹气位置分析 |
| 4.2.4 算例分析及讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 符号说明 |
| 第5章 直接还原竖炉的二维动力学模型 |
| 5.1 模型的建立 |
| 5.1.1 基本假设 |
| 5.1.2 模型的控制方程 |
| 5.1.3 相间动量及热量传输 |
| 5.1.4 模型边界条件 |
| 5.1.5 模型的求解方法 |
| 5.2 结果与分析 |
| 5.2.1 模型验证 |
| 5.2.2 算例分析及讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 个人简历 |
（4）氢气直接还原竖炉内流场及还原过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源与背景 |
| 1.2 气基竖炉直接还原工艺 |
| 1.2.1 Midrex工艺 |
| 1.2.2 HYL-Ⅲ工艺 |
| 1.2.3 BL工艺 |
| 1.2.4 H_(2-)铁工艺 |
| 1.3 氢气的来源 |
| 1.4 研究现状 |
| 1.4.1 还原气需求量研究 |
| 1.4.2 动力学研究 |
| 1.4.3 竖炉内流场研究 |
| 1.5 课题研究目的及内容 |
| 1.5.1 课题研究的目的 |
| 1.5.2 课题研究的内容 |
| 第2章 炉内需气量计算 |
| 2.1 铁矿石的还原 |
| 2.2 竖炉还原段最小需气量计算 |
| 2.2.1 还原气利用率 |
| 2.2.2 满足还原反应平衡最小还原气量 |
| 2.2.3 满足热平衡最小还原气量 |
| 2.3 竖炉冷却段最小需气量计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于CFD三维数学模型的流场研究 |
| 3.1 CFD三维数学模型的建立 |
| 3.1.1 基本假设 |
| 3.1.2 模型建立 |
| 3.1.3 控制方程 |
| 3.1.4 网格划分 |
| 3.1.5 边界条件及求解参数的确定 |
| 3.2 结果分析 |
| 3.2.1 炉顶还原尾气出口压强对流场的影响 |
| 3.2.2 炉顶还原尾气出口大小对流场的影响 |
| 3.2.3 还原段高度对流场的影响 |
| 3.2.4 支管直径大小对流场的影响 |
| 3.2.5 支管长度对流场的影响 |
| 3.2.6 炉顶单、双还原尾气出口对流场的影响 |
| 3.2.7 还原段单、双还原气入口对流场的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于CFD-DEM二维耦合数学模型的流场研究 |
| 4.1 CFD-DEM二维耦合数学模型的建立 |
| 4.1.1 基本假设 |
| 4.1.2 模型建立 |
| 4.1.3 计算模型和控制方程 |
| 4.1.4 网格划分 |
| 4.1.5 基本参数确定 |
| 4.1.6 求解设置 |
| 4.2 竖炉内气流速度结果分析 |
| 4.2.1 竖炉还原段直径对炉内气流速度的影响 |
| 4.2.2 还原气量对炉内气流速度的影响 |
| 4.2.3 竖炉还原段炉身角对炉内气流速度的影响 |
| 4.2.4 支管倾斜角度对炉内气流速度的影响 |
| 4.3 竖炉内气流压强结果分析 |
| 4.3.1 竖炉还原段直径对炉内气流压强的影响 |
| 4.3.2 还原气量对炉内气流压强的影响 |
| 4.3.3 竖炉还原段炉身角对炉内气流压强的影响 |
| 4.3.4 支管倾斜角度对炉内气流压强的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 竖炉还原段内还原过程的研究 |
| 5.1 二维数学模型的建立 |
| 5.1.1 模型建立 |
| 5.1.2 控制方程 |
| 5.1.3 网格划分及边界条件确定 |
| 5.1.4 求解设置 |
| 5.2 结果分析 |
| 5.2.1 还原气为纯H_2时的结果分析 |
| 5.2.2 配入N_2对还原结果的影响 |
| 5.2.3 配入CH_4对还原结果的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）东鞍山铁矿石磁选预富集—悬浮磁化焙烧技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 鞍山式赤铁矿选矿研究现状 |
| 1.2.1 国外研究进展 |
| 1.2.2 国内研究进展 |
| 1.3 铁矿石磁化焙烧技术应用现状 |
| 1.3.1 竖炉磁化焙烧 |
| 1.3.2 回转窑磁化焙烧 |
| 1.3.3 流态化磁化焙烧 |
| 1.3.4 微波磁化焙烧 |
| 1.4 铁矿物磁化焙烧机理研究进展 |
| 1.5 本文研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第2章 东鞍山铁矿石工艺矿物学研究 |
| 2.1 矿样的来源及制备 |
| 2.2 矿石的物质组成 |
| 2.2.1 化学组成 |
| 2.2.2 矿物组成 |
| 2.3 主要矿物的嵌布特征 |
| 2.3.1 赤铁矿 |
| 2.3.2 磁铁矿 |
| 2.3.3 褐铁矿 |
| 2.3.4 菱铁矿 |
| 2.3.5 脉石矿物 |
| 2.4 矿石中主要矿物的结晶粒度 |
| 2.5 讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 东鞍山铁矿石磁选预富集行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 矿石预富集分离特性 |
| 3.2.1 高梯度扫选Ⅰ磁场强度对矿石磁选预富集的影响 |
| 3.2.2 高梯度扫选Ⅱ磁场强度对矿石磁选预富集的影响 |
| 3.2.3 原料磨矿细度对矿石磁选预富集的影响 |
| 3.2.4 产品检测分析 |
| 3.3 半工业扩大试验 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 预富集精矿悬浮磁化焙烧试验研究 |
| 4.1 铁矿物磁化焙烧基本原理 |
| 4.2 铁矿物磁化焙烧热力学分析 |
| 4.2.1 赤铁矿的磁化焙烧热力学分析 |
| 4.2.2 菱铁矿的受热分解热力学分析 |
| 4.2.3 磁铁矿再氧化热力学分析 |
| 4.3 试验装置与方法 |
| 4.3.1 试验装置 |
| 4.3.2 反应器特性 |
| 4.3.3 试验方法 |
| 4.4 悬浮磁化焙烧工艺优化试验 |
| 4.4.1 温度对悬浮磁化焙烧的影响 |
| 4.4.2 CO用量对悬浮磁化焙烧的影响 |
| 4.4.3 N_2流量对悬浮磁化焙烧的影响 |
| 4.5 焙烧产品检测分析 |
| 4.5.1 化学组成分析 |
| 4.5.2 XRD分析 |
| 4.5.3 铁物相分析 |
| 4.5.4 光学显微镜分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 赤铁矿悬浮磁化焙烧反应动力学 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验原料与方法 |
| 5.2.1 试验原料 |
| 5.2.2 试验装置 |
| 5.2.3 试验方法 |
| 5.2.4 反应转化率及反应速率计算 |
| 5.3 试验结果与分析 |
| 5.3.1 动力学模型的确定 |
| 5.3.2 微观结构变化 |
| 5.4 赤铁矿颗粒悬浮态磁化反应模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 磁铁矿的形成与生长行为 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验原料与方法 |
| 6.3 试验结果与讨论 |
| 6.3.1 磁铁矿相形成及生长过程分析 |
| 6.3.2 产物磁铁矿粒度分布规律 |
| 6.3.3 产物磁铁矿粒度增长动力学 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 磁铁矿的低温氧化相变及磁性特征 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 试验原料与方法 |
| 7.2.1 试验原料 |
| 7.2.2 试验方法 |
| 7.2.3 转化率的计算 |
| 7.2.4 检测方法 |
| 7.3 磁铁矿的低温氧化行为规律 |
| 7.3.1 温度对磁铁矿氧化效果的影响 |
| 7.3.2 TG-DSC分析 |
| 7.3.3 X射线衍射分析 |
| 7.3.4 穆斯堡尔谱分析 |
| 7.4 氧化产品的磁性特征 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）COREX熔化气化炉物料运动的模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 序言 |
| 1.2 COREX工艺概况 |
| 1.2.1 COREX工艺 |
| 1.2.2 COREX-3000工艺的引进及前景 |
| 1.3 本文研究背景 |
| 1.4 本文的主要研究内容与创新点 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 物料运动的物理模拟 |
| 2.2 物料运动的数学模拟 |
| 2.2.1 连续介质模型 |
| 2.2.2 非连续介质模型 |
| 2.3 煤气流分布的文献研究 |
| 2.3.1 布料方式对煤气流分布影响的模拟研究 |
| 2.3.2 内部区域对煤气流分布影响的模拟研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 熔化气化炉物料运动的冷态物理模拟 |
| 3.1 模型设计的理论依据 |
| 3.2 相似准数的推导与选择 |
| 3.2.1 相似原理 |
| 3.2.2 相似准数的推导与确定 |
| 3.3 模型参数计算 |
| 3.3.1 计算模型参数需要的数据 |
| 3.3.2 模型参数的确定 |
| 3.4 物理模拟实验装置 |
| 3.4.1 实验系统 |
| 3.4.2 物理模型的几何结构 |
| 3.4.3 螺旋排料系统 |
| 3.4.4 供风系统 |
| 3.5 实验方案及研究方法 |
| 3.5.1 实验方案 |
| 3.5.2 实验内容及方法 |
| 3.6 结果与分析 |
| 3.6.1 物料运动流型的研究 |
| 3.6.2 物料运动轨迹和停留时间的研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 加焦方式对熔化气化炉气流分布影响的热态物理模拟 |
| 4.1 模型参数计算 |
| 4.1.1 计算模型参数需要的数据 |
| 4.1.2 模型参数的确定 |
| 4.1.3 熔化气化炉原型参数与模型参数的比较 |
| 4.2 物理模拟实验装置 |
| 4.2.1 熔化气化炉物理模型 |
| 4.2.2 炉缸底部机械传动机构 |
| 4.2.3 热风供给系统 |
| 4.2.4 温度采集系统 |
| 4.3 预备实验 |
| 4.4 加焦方式的提出 |
| 4.5 实验分析方法 |
| 4.6 实验方案及步骤 |
| 4.7 熔化气化炉气流分布热态实验研究结果与讨论 |
| 4.7.1 径向矿焦分布对气化炉内部气流分布的影响 |
| 4.7.2 中心加焦对气化炉内部气流分布的影响 |
| 4.7.3 中间区域加焦对气化炉内部气流分布的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 熔化气化炉物料运动的离散元数学模拟 |
| 5.1 物料运动的DEM模型 |
| 5.1.1 DEM的基本原理 |
| 5.1.2 DEM模型的改进 |
| 5.1.3 颗粒碰撞接触模型 |
| 5.1.4 DEM模型参数的确定 |
| 5.1.5 邻居搜索方法及接触判断 |
| 5.1.6 DEM的求解过程 |
| 5.2 模拟内容与模拟条件 |
| 5.3 模拟结果与分析 |
| 5.3.1 未加入软熔区域的物料运动模拟结果与分析 |
| 5.3.2 加入软熔区域的物料运动模拟结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 加焦方式对熔化气化炉气流分布影响的数学模拟 |
| 6.1 模型建立 |
| 6.1.1 控制方程与模型 |
| 6.1.2 模型的建立与假设 |
| 6.1.3 模型求解与网格划分 |
| 6.1.4 边界条件 |
| 6.2 模拟结果及分析 |
| 6.2.1 加焦方式对炉内气体速度、流线及压差的影响 |
| 6.2.2 加焦方式对炉内煤气质量通量的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表成果 |
| 个人简历 |
（7）辽西钒钛磁铁矿直接提钒焙烧竖炉气固传热数值计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 概述 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 短流程提钒工艺流程 |
| 1.1.2 短流程提钒工艺关键焙烧设备 |
| 1.1.3 问题的提出及意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 固定床内流动和传热研究现状 |
| 1.2.2 移动床内流动和传热研究现状 |
| 1.2.3 现有研究基础 |
| 1.3 研究内容方法与创新 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法与创新 |
| 第2章 炉内气体流动状态的判定 |
| 2.1 实验目的 |
| 2.2 实验原理 |
| 2.2.1 流体流动Re数 |
| 2.2.2 Ergun压降方程 |
| 2.2.3 临界Re数判定 |
| 2.3 实验装置与过程 |
| 2.4 实验结果及分析 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 炉内气固传热过程数值计算模型的建立 |
| 3.1 气固传热过程分析 |
| 3.2 计算区域与边界条件的确定 |
| 3.2.1 模型基本假设 |
| 3.2.2 计算区域设定 |
| 3.2.3 边界条件设定 |
| 3.3 模型控制方程的确定 |
| 3.3.1 焙烧竖炉多孔介质模型 |
| 3.3.2 湍流模型的确定 |
| 3.3.3 动量方程的选择 |
| 3.3.4 能量方程的推导 |
| 3.4 内热源的设定 |
| 3.5 模型验证和误差分析 |
| 3.5.1 计算模型 |
| 3.5.2 模型验证 |
| 3.5.3 误差分析 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 炉内气固传热规律及影响因素分析 |
| 4.1 气固传热规律分析 |
| 4.2 单一参数影响分析 |
| 4.2.1 冷却风流量对温度分布影响规律 |
| 4.2.2 焙烧风流量对温度分布影响规律 |
| 4.2.3 球团直径对温度分布影响规律 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 炉内气固传热规律应用分析 |
| 5.1 竖炉适宜产量的探究 |
| 5.2 球团温度较低的分析 |
| 5.3 球团焙烧不均的探讨 |
| 5.4 焙烧风进口堵塞的改进 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（8）钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 动态数学模型的一般特征 |
| 2 铁矿石烧结过程动态数学模型的研究现状 |
| 2.1 国外烧结料层温度场研究 |
| 2.2 国内烧结料层温度场研究 |
| 3 球团生产过程动态数学模型的研究现状 |
| 3.1 竖炉内各种过程的机理研究 |
| 3.2 竖炉内气流运动研究 |
| 4 铁水预处理过程动态数学模型的研究现状 |
| 4.1 铁水喷粉脱硫 |
| 4.2 铁水喷粉脱磷 |
| 4.3 铁水同时脱硫、脱硅、脱磷 |
| 4.4 特殊铁水预处理 |
| 5 复吹转炉炼钢过程动态数学模型的研究现状 |
| 5.1 复吹转炉冶炼动态过程机理研究 |
| 5.2 基于炉气分析的转炉动态预测 |
| 6 炉外精炼过程动态数学模型的研究现状 |
| 6.1 RH精炼过程 |
| 6.1.1 RH真空精炼装置内流动行为研究 |
| 6.1.2 RH真空脱碳和脱气过程研究 |
| 6.1.3 RH真空精炼过程中夹杂物去除过程研究 |
| 6.2 AOD精炼过程 |
| 6.2.1 熔池内钢液流动特性研究 |
| 6.2.2 AOD精炼脱碳过程研究 |
| 7 连铸过程 |
| 7.1 结晶器内流场研究 |
| 7.2 结晶器内温度场研究 |
| 7.3 结晶器内流场、温度场、浓度场等多场耦合研究 |
| 8 总结与展望 |
（9）气基直接还原竖炉流场研究及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 直接还原铁发展概述 |
| 1.2 气基直接还原竖炉流场研究现状 |
| 1.3 研究内容及意义 |
| 1.3.1 课题的提出及主要内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 课题研究的意义 |
| 第2章 气基竖炉气体流动规律及还原气量研究 |
| 2.1 气基竖炉的作用 |
| 2.2 气体流过矿石运动规律 |
| 2.3 还原反应还原气的需求量 |
| 2.3.1 还原反应所需还原气消耗量 |
| 2.3.2 考虑反应平衡所需还原气消耗量 |
| 2.3.3 满足热量平衡的还原气量 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 气基竖炉气流数值模拟 |
| 3.1 计算流体动力学简介 |
| 3.1.1 连续性介质的理论 |
| 3.1.2 还原气的性质 |
| 3.2 气基直接还原竖炉流场数学模型的建立 |
| 3.2.1 模型建立 |
| 3.2.2 基本假设 |
| 3.2.3 控制方程 |
| 3.2.4 计算模型网格划分 |
| 3.2.5 边界条件 |
| 3.2.6 模型的求解 |
| 3.3 结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 气基竖炉流场分布影响因素研究 |
| 4.1 炉顶压强对流场影响 |
| 4.2 炉顶气出口大小对流场影响 |
| 4.3 还原气通入量对流场影响 |
| 4.4 还原气温度对流场影响 |
| 4.5 支管个数对流场影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 气基竖炉流场优化 |
| 5.1 合理气流分布 |
| 5.2 基于响应面多个因素对流场影响分析 |
| 5.2.1 气基竖炉流场试验点设计 |
| 5.2.2 流场影响因素响应面分析 |
| 5.3 基于遗传算法气基竖炉流场优化 |
| 5.3.1 优化理论概述 |
| 5.3.2 目标函数 |
| 5.3.3 优化结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）立式烧结矿余热回收装置内的气体流动（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 问题的提出与意义 |
| 1.2 干法熄焦技术中的气体流动研究思路 |
| 1.2.1 干熄焦研究中的三大模型 |
| 1.2.2 国内研究成果 |
| 1.3 散料床气体流动研究综述 |
| 1.3.1 散料床中空隙率的相关研究 |
| 1.3.2 散料床气流分布及压力损失研究进展 |
| 1.4 本文研究内容及方法 |
| 1.4.1 研究内容及方法 |
| 1.4.2 本文的创新点 |
| 第2章 烧结矿性能及粒级分布实验研究 |
| 2.1 烧结矿的基本物理特性 |
| 2.2 焦炭的基本物理特性 |
| 2.3 烧结矿转鼓实验 |
| 2.3.1 基本原理 |
| 2.3.2 设备及装置 |
| 2.3.3 取样和制样 |
| 2.3.4 实验步骤 |
| 2.3.5 实验结果计算 |
| 2.4 烧结矿粒级分布实验 |
| 2.5 烧结矿的粉化率估算 |
| 2.6 采用立式装置需要注意的问题 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 装置内烧结矿散料层的分布规律 |
| 3.1 散料层空隙率检测方法探究 |
| 3.1.1 断面剖分法测固定床空隙率 |
| 3.1.2 空气流速测量计算法测空隙率 |
| 3.1.3 断面图像分析法测空隙率 |
| 3.2 烧结散料层沿轴向分布规律 |
| 3.2.1 断面图像分析法实验过程 |
| 3.2.2 断面图像分析法空隙率分布情况讨论 |
| 3.2.3 对于轴向空隙率分布的总结 |
| 3.3 烧结散料层沿径向分布规律 |
| 3.3.1 基于黑白灰度图的环形区域划分 |
| 3.3.2 D450中烧结散料层空隙率径向分布 |
| 3.3.3 D600中烧结散料层空隙率径向分布 |
| 3.3.4 对于径向空隙率分布的总结 |
| 3.4 料层空隙率对于立式装置的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 散料层内气体流动的压力损失 |
| 4.1 气体压力损失研究方法 |
| 4.2 无量纲准则数的推导 |
| 4.3 气体压力损失公式的建立 |
| 4.4 气体压力损失公式的讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 装置设计及气体流动分析方法 |
| 5.1 立式烧结矿余热回收装置设计基础 |
| 5.1.1 气固水当量对设计的影响 |
| 5.1.2 装置设计过程的数学推导 |
| 5.2 立式烧结矿余热回收装置的设计 |
| 5.2.1 冷却空气出口温度 |
| 5.2.2 对流换热系数 |
| 5.2.3 综合传热系数及总传热面积 |
| 5.2.4 料层的移动速度 |
| 5.2.5 装置容积与料层高度 |
| 5.2.6 烧结矿冷却时间 |
| 5.2.7 冷却空气流量及其压力损失 |
| 5.2.8 立式装置设计程序开发 |
| 5.3 装置内气体流动的分析方法 |
| 5.3.1 装置内气体流动的数学描述 |
| 5.3.2 流动过程中湍流问题的考虑 |
| 5.3.3 离散方程的建立 |
| 5.3.4 边界条件及初始条件 |
| 5.3.5 离散方程的求解 |
| 5.3.6 求解结果的分析方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 装置内气体流动过程分析 |
| 6.1 气体流动的影响因素分析 |
| 6.1.1 UDF程序对于气体流动的影响 |
| 6.1.2 气体出口位置对于流动的影响 |
| 6.1.3 高径比对于气体流动的影响 |
| 6.1.4 供气方式对于气体流动的影响 |
| 6.1.5 气体表观流速对于流动的影响 |
| 6.1.6 颗粒当量直径及空隙率对流动的影响 |
| 6.2 冷却风入口温度对于料层的影响 |
| 6.3 最佳料层高度的确定 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 作者简介 |
| 附录B 基于C语言的立式装置设计程序代码 |
| 附录C 空隙率及阻力系数UDF程序 |
| 附录D 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录E 攻读博士期间获得奖励 |
| 附录F 攻读博士期间参加的主要科研项目 |
四、球团竖炉内最佳气流分布的研究及其应用（论文参考文献）
- [1]高炉炉料下降与回旋区形成的模拟与实验[D]. 陆元翔. 北京科技大学, 2021
- [2]非高炉炼铁新工艺的探索[D]. 田津. 天津大学, 2018(06)
- [3]直接还原竖炉物理能化学能最大化利用的研究[D]. 刘炳南. 东北大学, 2018(01)
- [4]氢气直接还原竖炉内流场及还原过程研究[D]. 赵长福. 燕山大学, 2018(05)
- [5]东鞍山铁矿石磁选预富集—悬浮磁化焙烧技术研究[D]. 余建文. 东北大学, 2017(01)
- [6]COREX熔化气化炉物料运动的模拟研究[D]. 韩立浩. 东北大学, 2015(07)
- [7]辽西钒钛磁铁矿直接提钒焙烧竖炉气固传热数值计算[D]. 孙用军. 东北大学, 2015(12)
- [8]钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展[J]. 陈林根,夏少军,谢志辉,刘晓威,沈勋,孙丰瑞. 热科学与技术, 2014(02)
- [9]气基直接还原竖炉流场研究及优化[D]. 朴英敏. 燕山大学, 2013(08)
- [10]立式烧结矿余热回收装置内的气体流动[D]. 张朋刚. 东北大学, 2014(10)