分流锥结构对富氢竖炉内部特性的影响：一项计算流体动力学研究

《steel research international》：Influence of the Diversion Cone Structure on the Inner Characteristic in Hydrogen-Enriched Shaft Furnace: A Computational Fluid Dynamics Study

本研究采用计算流体动力学模型，探究导向锥结构对竖炉内还原气体流动及 burden 下降特性的影响。结果表明，导向锥可抑制还原气体向中心聚集，降低中心区域 burden 下降速度，促进物料均匀分布；同时扩大死区并增强热交换区，使还原区等温线下移。双出口竖炉中，导向锥底部长度为3.4米时，冶金化率达0.954，Fe浓度分布最均匀，为优化竖炉结构提供理论依据。

　　

摘要

本研究开发了一个计算流体动力学（CFD）数学模型，以探讨导向锥结构如何影响内部特性。通过与工业运行数据的对比分析，严格验证了该模型的准确性。结果表明，加入导向锥后，向中心区域流动的还原气体受到阻碍。这导致竖炉中心区域的下降速度降低，从而促进了物料的均匀下降。随着导向锥底部的上升，导向锥下方的死区扩大，还原区与冷却区之间的热交换区域也随之增大。因此，竖炉还原区的等温线向下移动。在具有双气体出口的竖炉中，炉子的效率可以通过整个炉气中的氧气去除能力来表征。在所有情况下，导向锥下锥长度为3.4米的方案实现了最高的金属化率（0.954）和氧气去除能力（2.409），且Fe浓度分布最为均匀。在实际生产过程中，双锥导向锥的下锥应保持一定的长度。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。