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第52卷第12期2021年12月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.12Dec.2021烧结矿竖罐内气固换热㶲传递特性冯军胜1，张晟2，赵亮2，董辉2(1.安徽建筑大学安徽省绿色建筑先进技术研究院，安徽合肥，230601；2.东北大学冶金学院，辽宁沈阳，110819)摘要：为了强化烧结矿床层内气固传热过程，高效回收利用烧结矿余热资源，首先，以烧结矿余热回收竖罐为研究对象，根据非平衡热力学理论，推导出竖式烧结矿移动床层内㶲传递系数和量纲一㶲流密度的一般关联式；其次，基于多孔介质和双能量方程模型，建立竖式移动床层内流动和传热的仿真模型；最后，利用自制小试验竖罐测量数据验证仿真模型的可靠性，并模拟分析空气进口流量、空气进口温度以及冷却段高度对竖罐床层内气固换热㶲传递特性的影响。
研究结果表明：空气进口温度越大，冷却段高度越小，床层内㶲传递系数越大；当床层高度较低时，床层内㶲传递系数随空气进口流量增加而减小，并且㶲传递系数会出现负值，对竖罐内气固传热过程不利；床层内量纲一㶲流密度随空气进口温度和冷却段高度增加而减小；当温度比较大时(T g /T 0>1.3)，床层内量纲一㶲流密度随空气进口流量增加而增加；不同工况下空气出口温度的模拟计算结果与试验测量数据基本一致，平均相对误差仅为4.93%，证明了竖式移动床层内流动传热模型的正确性。
关键词：烧结；余热回收；移动床；气固换热；㶲传递特性中图分类号：TK11+5文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID )文章编号：1672-7207（2021）12-4443-11Exergy transfer characteristics of gas solid heat transfer in sintervertical tankFENG Junsheng 1,ZHANG Sheng 2,ZHAO Liang 2,DONG Hui 2(1.Advanced Technology Institute of Green Building Research of Anhui Province,Anhui Jianzhu University,Hefei 230601,China;2.School of Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110819,China)Abstract:In order to strengthen the gas-solid heat transfer process in sinter bed layer and efficiently recover and utilize sinter waste heat resources,firstly,the vertical tank for sinter waste heat recovery was taken as the research收稿日期：2021−02−25；修回日期：2021−05−10基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51974087，51904074)；安徽建筑大学科研基金资助项目(2020QDZ02)(Projects(51974087,51904074)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2020QDZ02)supported by the Anhui Jianzhu University Science Research Foundation)通信作者：董辉，博士，教授，从事烧结余热回收利用研究；E-mai ：*************DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.12.024引用格式：冯军胜,张晟,赵亮,等.烧结矿竖罐内气固换热㶲传递特性[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(12):4443−4453.Citation:FENG Junsheng,ZHANG Sheng,ZHAO Liang,et al.Exergy transfer characteristics of gas solid heat transfer in sinter vertical tank[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(12):4443−4453.第52卷中南大学学报(自然科学版)object and the related expressions of exergy transfer coefficient and dimensionless exergy flux in vertical sinter moving bed were derived by non-equilibrium thermodynamics theory.Secondly,the simulation models of flow and heat transfer in vertical moving bed were established on the basis of porous medium and two-equation energy model.Finally,the reliability of simulation model was verified by the measurement data of self-made small test vertical tank and the effects of air inlet flow rate,air inlet temperature and height of cooling section on the exergy transfer characteristics of gas solid heat exchange in bed layer of vertical tank were analyzed numerically.The results show that the larger the air inlet temperature,the smaller the height of cooling section,and the larger the exergy transfer coefficient in bed layer.When the height of bed layer is lower,the exergy transfer coefficient in bed layer decreases with the increase of air inlet flow rate and the exergy transfer coefficient would be negative, which is unfavorable to the gas-solid heat transfer process in vertical tank.The dimensionless exergy flux in bed layer decreases with the increase of air inlet temperature and height of cooling section.When the temperature ratiois larger(Tg /T>1.3),the dimensionless exergy flux in bed layer increases with the increase of air inlet flow rate.The simulated results of air outlet temperature under different working conditions are basically consistent with the test measurement data.The average relative error is only4.93%,which proves the correctness of flow and heat transfer models in vertical moving bed.Key words:sinter;waste heat recovery;moving bed;gas solid heat transfer;exergy transfer characteristic烧结矿余热资源约占我国钢铁企业余热资源总量的8%，是钢铁企业最具开发潜力的余热资源之一[1−2]。
钢铁企业余热余能回收利用措施研究发布时间：2021-10-13T05:53:58.925Z 来源：《中国科技信息》2021年10月中29期作者：孙建[导读] 钢铁企业是耗能大户，降低能耗，提高余热利用是当前钢铁企业在严峻的形式下降本增效的手段。
从某钢铁企业冲渣水余热利用和空压机站余能利用入手，提出了低温热源利用的方案和方向，为钢铁企业余热利用提出了合理的建议。
宝武集团八钢公司炼铁厂孙建新疆乌鲁木齐 830022摘要：钢铁企业是耗能大户，降低能耗，提高余热利用是当前钢铁企业在严峻的形式下降本增效的手段。
从某钢铁企业冲渣水余热利用和空压机站余能利用入手，提出了低温热源利用的方案和方向，为钢铁企业余热利用提出了合理的建议。
关键词：余热回收;供热平衡;钢铁企业引言在我国社会经济水平不断提升、飞速发展的进程中，各类能源资源的消耗量也不断递增，存在愈发凸显的能源供需矛盾问题，节能降耗作为了钢铁企业在未来生产发展中的侧重方向。
钢铁企业作为我国传统流程制造业，更作为我国国民经济基础型企业，同时也作为耗能大户，能源消耗占比达我国工业领域所有消耗总量的15%，但是仅仅有30%~50%能源得以利用。
随着钢铁节能技术的不断发展，也有愈来愈多余能回收技术广泛运用，提高了节能降本的效果，极大缓冲了目前所处经济发展新形势下面临的经济冲击，提高了钢铁企业的余能余热利用水平。
在本文中将结合钢铁企业实例，分析余热余能回收利用技术的效益。
一、供热现状及用能优化潜力1.供热现状某大型钢铁企业热力系统按供热类型主要分为燃煤燃气锅炉蒸汽供热、余热锅炉蒸汽供热和余热热水供热，主要用于生产、鼓风、采暖及发电，其中回收余热供热(烧结烟气环冷、高炉冲渣水、焦炉煤气)项目已回收热量220 MW/h，供热面积400万m2。
2.存在问题2.1低效用能情况热电厂蒸汽锅炉存在高质热能低效使用情况，造成了高品质蒸汽的浪费。
如高压锅炉产生的9.8 MPa的高温高压蒸汽，部分蒸汽被直接减温减压至3.5 MPa左右进入中压蒸汽管网，供汽鼓风和中压汽轮机发电;中压锅炉产生3.6 MPa左右的中压蒸汽，部分被直接减温减压至0.9 MPa左右进入低压蒸汽管网或直供炼钢、焦化、薄板、钢管、选矿等区域使用。
烧结竖罐床层内的空隙率分布特性冯军胜;董辉;曹峥;王爱华【摘要】Water flood method and tomographic image analysis method were used to investigate sinter bed layer average voidage and radial voidage distribution. The effect of bed layer geometric factor on bed layer average voidage was studied, and the bed layer radial voidage distribution was also studied under the condition of different bed geometrical factors. The results show that the main factors that influence the bed layer voidage distribution are the sinter particle diameter and bed layer diameter of vertical tank. Among them, the bed layer average voidage decreases with the increase of bed layer geometric factor for a given sinter particle diameter under the condition of smaller bed geometrical factor (D/dp<120). On the contrary, the bed layer average voidage does not vary with the change of particle diameter or bed layer diameter. Bed layer voidage is the largest at the inner wall surface, then decays to the center of bed layer, and finally reaches the minimum value in the center of bed layer.%采用注水法并结合断层图像分析法对烧结矿床层内平均空隙率和径向空隙率分布规律进行研究，考察床层几何因子对床层平均空隙率的影响，以及在不同床层几何因子条件下，床层径向空隙率分布规律。
烧结过程余热资源回收利用技术进步与展望王勇发表时间：2019-02-25T15:48:59.623Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：王勇1 王大鹏2 [导读] 还有助于钢铁生产过程中节能减排实现，实现绿色发展。
但是中国的烧结预热回收技术和利用率相比西方的一些国家还有待提高。
1五矿营口中板有限责任公司辽宁省营口市 115000；2营口连营重工机械有限公司辽宁省营口市 115000 摘要：在烧结生产的过程中要降低烧结工序的耗能，就要将余热充分的回收和利用。
本文详细描述了现代社会在烧结过程中余热回收和利用的技术以及未来的发展前景，并对我国烧结生产余热回收和利用存在的问题进行了分析。
从工艺、流程、技术三个角度总结了烧结矿余热竖罐回收、烧结过程预热资源分级回收和梯级余热利用三种技术，奠定了中国烧结生产过程中节能减排、保护环境的基础。
关键词：烧结余热；发电；竖罐式回收；分级回收；梯级利用我国烧结生存过程中所消耗的能量，约占我国钢铁生产消耗能量的七分之一，烧结生产过程中会产生两种余热形式，第一种烧结矿显热，第二种烧结烟显热。
烧结矿显热是从烧结矿环式冷却机上部排出的冷却废气，占烧结工序总热量回收的百分之四十左右，烧结烟显热是烧结机下部抽出的烧结烟气，占烧结工序总热量回收的百分之二十左右。
目前我国多数钢铁企业在烧结工序回收的余热占余热总比的百分之四十左右，大量的余热资源没有的到回收和利用。
可见，烧结工序余热回收的技术还有很大的提升空间。
也能看出，高效的余热回收和利用，可以降低烧结工序所消耗的总能量。
自踏入二十一世纪以来，我国钢铁行业的发展不断加快步伐，为了降低钢铁生产过程的耗能。
烧结工序余热的回收和利用技术也得到了飞速的发展，二十一世纪初，我国就开始生产烧结余热回收发电机，这使得我国烧结余热回收技术更进一步的发展。
1 发达国家余热回收与利用技术的发展现状从进入二十一世纪开始，发达国家的钢铁生产量开始出现缓慢增长甚至降低的趋势，纵观烧结余热的国外发展史，烧结余热的回收利用技术发展的意义已经开始发生改变，从开始以纯粹的节约能源为目标，转向了以环境保护为目标。
提高八钢烧结余热回收效率实践秦斌发布时间：2021-09-07T08:22:45.798Z 来源：《防护工程》2021年16期作者：秦斌刘晓勇[导读] 本文介绍了八钢烧结环冷机余热回收系统的组成和运行现状，分析了影响烧结余热回收效率的因素，制定并实施了整改措施，提高了烧结余热回收系统的蒸汽回收效率，取得了较好效果。
秦斌刘晓勇宝钢集团新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂新疆乌鲁木齐 830022摘要：本文介绍了八钢烧结环冷机余热回收系统的组成和运行现状，分析了影响烧结余热回收效率的因素，制定并实施了整改措施，提高了烧结余热回收系统的蒸汽回收效率，取得了较好效果。
关键词：环冷机余热利用；余热锅炉；蒸汽回收效率前言:八钢烧结厂两台265m2烧结机和一台430m2烧结机，对应的环冷机有效冷却面积分别为280m2、350m2 和520m2，为了回收利用环冷废气余热, 通过合同能源管理的方式，由上海宝钢节能环保技术有限公司中标总承包，西安思安新能源公司设计施工，投建1台30MW补气凝汽式汽轮发电机组配3台烧结余热锅炉的烧结余热回收发电机组系统，于2013年6月试生产，新建的烧结余热发电系统投入运行初期锅炉蒸汽回收效率提升缓慢，通过分析原因，提高烧结机自身生产能力，将烧结工艺与余热回收系统相结合，大力降低烧结事故频次和故障率，提升过程控制水平，优化烧结工艺及余热回收系统各项控制参数，烧结余热回收发电系统各项指标得到快速提升。
1、烧结余热发电系统介绍及运行分析1.1烧结余热发电系统设计特点（1）余热锅炉采用双通道烟气进气系统，在高温段和中温段设两个烟罩，分别进气。
（2）锅炉尾气采用再循环风机送进环冷机，实现烟气循环利用，并可采用补入新风有效调节烟气循环温度和流量。
烟气系统采用闭路循环，减少了外排污染，收集粉尘可返烧结利用。
（3）双压无补燃烟气循环锅炉，每个锅炉设一台烟气循环风机。
锅炉主蒸汽压力2MPa，温度350℃，低压蒸汽压力0.5MPa，温度200℃。
烧结机冷却余热发电改造的技术创新在大力倡导绿色发展理念的背景下，河钢邯钢公司拟对一套400m2烧结机的冷却设施及烟气脱硝、脱硫治理系统进行升级改造。
改造成功后，既可提高烧结矿的显热回收效率，又实现了烧结烟气低成本治理和达标排放，本文重点阐述利用烧结机竖式冷却余热发电节能项目的技术改造和创新。
标签：烧结冷却；余热发电；技术创新当前我国经济发展进入由高速增长阶段转向高质量发展阶段的新常态。
在大力倡导绿色发展理念的背景下，节能及环保问题日益受到重视。
而钢铁业则是我国节能及环境治理的重点领域。
河钢邯钢公司为响应国家号召，拟对一套400m2烧结机的冷却设施及烟气脱硝、脱硫治理系统进行升级改造，并开发烧结矿竖式冷却与烟气治理一体化技术创新。
1 烧结机升级项目改造的必要性烧结是冶金行业铁前系统必不可少的重要工序，其产生的NOx、SOx等有害物質严重地污染着空气质量。
烧结矿烟气脱硝脱硫与余热利用一体化技术，利用成熟的SCR脱硝技术将NOx有效脱除。
烟气余热用来蒸气发电，利用后的烟气再进入采用SDS工艺的脱硫设施中脱硫，从而实现达标排放。
拟进行的400m2烧结机升级改造项目建设范围，包括烧结机竖式冷却系统、烟气调温补燃系统、余热发电系统及烧结烟气SCR脱硝系统、脱硫系统、烟道及配套除尘系统等内容。
升级改造的目的是克服原环冷机漏风率高，余热利用率低，运行环境差，设备维护量大等问题。
采用新型竖式冷却系统可大大降低漏风率、改善运行环境、减少设备运行故障率和维护量，较大幅度的提高烧结矿余热回收率。
余热发电系统拟建设1套处理650t/h烧结矿竖式冷却设施及配套140t双压余热锅炉和25MW汽轮发电机组。
主要设备包括：余热锅炉；汽轮机及发电机组及并网系统；循环给水系统；蒸汽减压并网系统和三电系统等。
2 升级改造后的工艺流程烧结矿经单齿破碎机破碎后，通过高温链板机输送至竖式冷却器上料缓冲仓内，经中间称量斗放入上料小车中，再通过斜桥输送至竖式冷却器上部的受料斗中，进入竖式冷却器。
