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　　（1.河北联合大学河北省现代冶金技能要点实验室，河北唐山063009；2.中国科学院工程热物理研讨

　　摘要：高温烧结矿从烧结机尾输运至环冷机台车的进程中，部分烧结矿热量以辐射和对流的换热办法散

　　失到环境中。以单辊热破碎机为界，在输运通道内别离安置屏式过热器和包墙过热器受热面，树立烧结矿

　　输运进程换热模型，并进行核算剖析。依据成果得出，烧结机尾至破碎前段装置屏式过热器后，过热蒸汽温升

　　达15.87℃；破碎后至环冷机台车段装置包墙过热器后，过热蒸汽温升达32.52℃，余热发电量添加5%左

　　钢铁工业在出产的悉数进程中会发生很多的余热资源。钢铁工业出产中的余热有高温热源和中

　　低温热源。其间，高温热源包含焦炭显热、转炉烟气显热和熔融炉渣显热等，中低温热源则

　　包含烧结矿/球团矿显热、烧结机烟气和热风炉烟气显热等。现在国外先进钢铁企业对余热、

　　余压和副产煤气等动力的收回率均在90%以上，而国内现在的收回率缺乏25.8%。烧结余热

　　发电主要是指烧结矿显热收回发电，但因为遭到热废气温度的约束，过热蒸汽温度仅为

　　烧结矿在输运进程中，由烧结机尾翻下，经导料槽缓慢移动到单辊破碎机进行破碎，破

　　碎为方针粒径后下落到冷却机台车上。本文按烧结矿破碎前后别离建模研讨其输运进程中的

　　在烧结机尾至单辊破碎机之间的输运通道内安置屏式过热器，其物理模型如图1所示。

　　烧结饼（未破碎的烧结矿）在烧结机尾部卸下，通过导料槽缓慢移动到单辊破碎机之前进行

　　热破碎，屏式过热器平行于导料槽安置，蒸汽运动方向为水平。以烧结饼运动方向为基准

　　（长度方向），导料槽宽3500mm、长4500mm、倾角45°；辐射屏平行于导料槽安置，齐头并进

　　基金项目：河北省天然科学基金项目“非均匀孔隙烧结矿冷却进程基础研讨”（E2011209011）

　　当烧结饼被破碎到方针粒径后，先通过形似斜坡的落料漏斗，再下落到环冷机台车上

　　烧结矿下落空间通常是一个近似密闭的笔直通道，在通道墙体四周安置包墙过热器，长

　　4.5m、宽3m、高6m；钢板及保温材料厚取0.1m；包墙过热器选用膜式壁安置，四周安置

　　过热器管（直径60mm、相对节距1.35），过热器管数为170。辐射膜式过热器的三维物理

　　破碎前，烧结饼散热以辐射换热为主；破碎后，烧结矿在下落至环冷机台车的进程中以

　　考虑到实践工程问题的复杂性，在树立数学模型前作如下假定：疏忽内部气体对流换热；

　　烧结饼在等候破碎的状态下能够看作一个全体，核算辐射换热时取其均匀温度作为定性温

　　度；辐射屏为单面换热，其它墙体敷设保温层，疏忽散热丢失；烧结饼与辐射屏管壁为黑体

　　依据其物理模型，将换热主体看为一个平行六面体进行热平衡剖析，换热主体简化暗示

　　图如图3所示。换热主体上外表与旁边面为受热面，下外表为烧结饼热辐射面。烧结饼在输运

　　烧结饼别离向2、3、4、5、6外表辐射能量，其间2、3、4面为受热面，5、6面为大

　　热主要为天然对流，但随下落速度的逐步添加，强制对流换热的比例也会逐步增大，对撒播

　　热办法转变为混合对流。当烧结矿下落到某一个中间状态点时，对撒播热办法转变为强制对

　　烧结矿下落进程为接连物料活动进程，如图4 所示，树立不同直径烧结矿的核算模型。

　　将接连下落的且直径不同的烧结矿统一到一个区间内，区间的特征为每个分段区间的小球直

　　热破碎后的烧结矿粒径散布如表1 所示。将不同粒径的烧结矿别离用a~h 代表，别离与

　　为了简化剖析，作如下假定：疏忽空间内部气体对流换热；烧结矿下落的初速度为0；

　　受热面的有用辐射并未投入到烧结矿外表；疏忽通道两头溢出辐射。因对称散布受热面，根

　　据以上假定，其受热面辐射换热特性相对于烧结矿存在空间对称，因而将辐射传热模型简化

　　依据自由落体运动的特色，能够核算出换热空间存在的烧结矿体积，因为热破碎后烧结

　　矿粒径不均匀，在核算辐射换热面积时，需依照粒径散布规则别离核算，把换热空间内烧结

　　在 0.05 左右，因而，受热面有用辐射只要很小的一部分投入到了烧结矿外表，一起其温

　　度较低。在核算烧结矿有用辐射时，投入辐射能够当作非必须要素舍去。因为受热面的有用辐

　　射并没有投入到烧结矿外表而是投入到了其它受热面，能够近似以为通道为人工黑体模型。

　　在不考虑管道阻力丢失的条件下，依据能量守恒，烧结矿丢失的热量，等于过热蒸汽的

　　换热主体角系数核算成果如表2 所示。核算依据成果得出，导料槽进、出料端溢出热辐射分

　　在黑体模型下，管内工质为烧结余热锅炉出口过热蒸汽，辐射换热核算成果如表3 所示。

　　剖析表3 可知，选用辐射过热屏对烧结饼的辐射热进行收回，其辐射热收回率为18.53%，

　　对流核算成果如图6、7 所示。剖析图6、7 可知，跟着粒径的减小，其比外表积逐步增

　　大，对流换热系数增大，对流换热量也逐步增大。但在核算进程中，假定了烧结矿热容量无

　　限大，并未考虑对流换热对烧结矿温度的影响，因而，需要对其进行校核核算。不同粒径烧

　　结矿温降校核核算成果见表4，不一起间分区空气温升校核核算成果如表5 所示。

　　由表4 和表5 剖析可知，换热量最大时，烧结矿温降为5.75℃，一起空气均匀温升仅为

　　辐射换热与对流换热核算办法相似，所不同的是辐射换热核算并不在时刻上把整个进程

　　分红10 等份，仅仅把不同粒径的烧结矿分红8 组（a~h），粒径的分组办法与对流换热相同。

　　剖析表6 可知，烧结矿粒径越小，其比外表积越大，辐射换热量也最大，而辐射换热系

　　数与烧结矿粒径巨细无关，烧结矿温降6.55℃，过热蒸汽温度由340℃进步至372.52℃。

　　剖析表4 和表6 可知，对流换热量为 57.74kJ，辐射换热量为391.12kJ，烧结矿在下落

　　进程中，主要以辐射换热的办法向外部环境流失热量，占总热量的 87.14%，一起不能疏忽

　　经开始核算，过热蒸汽经辐射式过热器和包墙过热器温度添加，进入汽轮机做功，余热

　　以单辊破碎机为分界，在烧结矿破碎前的滑落通道和破碎后的下落通道内安置过热器受

　　热面，并树立了相应的换热模型进行核算。在烧结矿的输运通道内，别离安置屏式过热器和

　　包墙过热器，破碎前过热蒸汽温升达15.87℃；破碎后过热蒸汽温升达32.52℃，余热发电量

　　[1] 赵斌，徐鸿，路晓雯，等．烧结余热发电体系的热力学剖析和体系优化[J]．华北电力大学学报，2010，

　　[2] 赵斌，徐鸿，路晓雯，等．余热电站热力体系建模及蒸汽参数优化[J]．热能动力工程，2010，25(4)：

　　[3] 赵斌，张玉柱，王子兵，等．烧结环冷机热工测验及余热源参数确认[J]．钢铁，2010，45(8)：90-93