罐式还原过程的数学模型研究-钢铁冶金专业论文.docxVIP

内蒙 内蒙古科技大学硕士研究生论文 PAGE PAGE IV gasification and water gas reaction) released by reaction of carbon and heat conduction quantity is considerable, which effects the heat transfer of reactive cylinder and leads to the temperature difference between the reactive cylinder at the center and the outer side is 205oC.Heat transfer and mass transfer of gases effect commonly on the cylinder type reduction reaction. (3)The numerical calculation can be drawn that:In the process of cylinder-type reduction, The degree of iron ore reduction of closing to the coke layer is relatively higher and the degree of closing to the center of iron ore layer is relatively lower which shows “U” word distribution. Key Words：Mathematical model；Numerical simulation；Heat transfer；Mss transfer 目 录 摘 要 I AbstractII 绪 论 1 1 文献综述 2 1.1 直接还原技术分类 2 1.2 直接还原铁的工艺现状 4 1.2.1 国外直接还原铁的工艺现状 4 1.2.2 国内直接还原铁的工艺现状 6 1.3 罐式还原热力学和动力学基础 7 1.3.1 罐式还原的热力学基础 7 1.3.2 罐式还原的动力学基础 8 1.4 直接还原的研究现状 9 1.4.1 直接还原的动力学研究现状 9 1.4.2 直接还原数学模型的研究现状 11 1.5 选题的背景 11 1.6 选题的主要内容 12 2 一维非稳态铁矿还原过程模型建立 13 2.1 物理模型 13 2.1.1 实验原料与设备 13 2.1.2 实验过程 15 2.2 数学模型的建立 15 2.2.1 模型假设 15 2.2.2 多孔介质中的热传递建立 15 2.2.3 多相化学反应的速率方程式的建立 16 2.2.4 混合气体的质量传递方程的建立 20 2.2.5 理想气体状态方程的建立 21 2.2.6 初始条件和边界条件 21 2.3 数值计算方法 22 2.3.1 方程离散 22 2.3.2 计算方案 24 2.4 模型验证 26 2.5 小结 27 3 计算结果与讨论 28 3.1 反应罐内部温度模拟 28 3.2 反应罐内部反应速率模拟 29 3.3 反应罐内部矿物层质量模拟 32 3.4 反应罐内部气体浓度模拟 35 3.5 不同装料尺寸模拟结果分析 38 3.5.1 不同装料尺寸温度对比 38 3.5.2 不同装料尺寸还原度对比 39 3.6 不同加热速度模拟结果 40 3.7 假设内部温度都为 1373K 模拟结果 41 3.8 小结 41 4 模型在工业生产中的数值模拟 43 4.1 物理模型 43 4.1.1 原料 43 4.1.2 计算参数 44 4.2 模拟结果 45 4.3 小结 45 结 论 47 参考文献 48 符号说明 52 在学研究成果 53 致 谢 54 - - PAGE 10 - 绪 论 近代高炉发展已有几百年历程，其工艺发展已经比较成熟。但是在它逐步成熟 和大型化的过程中，流程长和环境污染严重等问题也被随之带来。并且高炉的发展 被它存在着固有的不足制约着[1]，即焦炭是高炉炼铁的主要还原剂，而焦炭的分布 是不均衡的，可炼焦的煤炭受到地理位置的限制已然相对匮乏，炼焦煤价格更昂贵的 烧结球团厂占据了大部分的费用，且对环境污染相当严重。高炉很依赖冶金用焦，焦 煤资源相对匮乏的地区会影响高炉炼铁。对比之下非高炉炼铁的优势日益凸显，具 有如下优势：它的原料是煤或者是天然气，对焦煤的依赖性不是很大；原料预热制 度不高，能量损耗小；可以作为废钢的替代品，它是转炉生产高质量特种钢良好原 料。而直接还原铁有