توصيفگر ها :
سينترسازي , احتراق , كك , سوخت جامد , سينتر , سنگ آهن
چكيده فارسي :
آهـن و فـولاد از زمره مهمترين فلزات و آلياژهاي صنعتي مي¬باشد كه ميزان استفاده و كاربرد از آن در صنايع مختلف به عنوان شاخص توسعه يافتگي آن كشور به حساب مي¬آيد. مهمترين روش توليد فولاد خام جهان از مسير كوره¬بلند مي‌باشد. فرايند سينترسازي، فرايندي مهم در افزايش بازدهي كوره¬بلند مي¬باشد، بنابراين بررسي عوامل تاثيرگذار بر اين فرايند هميشه مورد توجه محققان بسياري بوده است. از جمله عوامل مهم و تاثير گذار بر اين فرايند، احتراق سوخت به منظور تامين انرژي مورد نياز بستر سينترسازي مي¬باشد، به گونه¬اي كه بيش از 80 درصد انرژي مورد نياز اين فرايند را تامين مي¬نمايد. در اين تحقيق از يك مدل ناپايا و دوبعدي به منظور شبيه‌سازي فرايند سينترينگ سنگ‌آهن استفاده شده است. مكانيزم¬هاي شيميايي شامل اكسايش و گازي¬ شدن كك، تجزيـه‌ي سنگ‌آهك، اكسيداسيون و احياي سنگ‌آهن، تجزيه‌ي كربناتها، ذوب و انجماد بستر و واكنش‌هاي گازي مي‌باشد. در سال¬هاي اخير مطالعات زيادي بر روي فرايند سينترسازي به منظور افزايش كيفيت سينتر توليدي و بازده فرايند سينترسازي انجام شده است. احتراق سوخت جامد يكي از مهمترين قسمت هاي اين فرايند مي¬باشد و به شدت بر كيفيت سينتر و بازده فرايند تاثير مي¬گذارد، به همين جهت همواره مورد توجه بوده است. به همين منظور، چند مدل احتراق كك شبيه¬سازي شده است و اثرات آن بر فرايند سينترسازي مورد مقايسه قرارگرفته است. اين مدل¬ها براي بررسي اثر ناشي از لايه¬¬¬ي خاكستر و لايه¬ي ذرات جامد در همسايگي ذرات كك با توزيع غير يكنواخت كك، در نرخ احتراق كك شبيه¬سازي شده است. مقايسه مدل¬ها با نتايج تجربي حاكي از آن است كه مدل با در نظرگرفتن هر دو اثر، بيشترين تطابق را با داده¬هاي آزمايشگاهي دارد. با توجه به نتايج حاصله، وجود اين دو لايه اطراف ذره كك، باعث كاهش دسترسي اكسيژن به سطح ذره شده و غلظت اكسيژن در سطح ذره كاهش مي¬يابد كه باعث كاهش نرخ احتراق شده و بازدهي فرايند سينترينگ كاهش مي يابد. با توجه به استفاده از توزيع كك غير يكنواخت در يكي از مدل¬ها، باتوجه به نتايج حاصله اين مدل مي¬تواند باعث بهبود شرايط فرايند سينترسازي شود و با ايجاد جبهه احتراق يكنواخت باعث افزايش راندمان فرايند وكيفيت سينتر شود. در اين شبيه¬سازي، اثر جايگزيني كك با آنتراسيت نيز با هر سه مدل احتراقي بررسي شده است. با بررسي اين اثر نتايج خوبي به دست آمد، به طوري كه نتايج شبيه-سازي¬هاي مربوط به آنتراسيت با حالتي كه از كك به عنوان سوخت در بستر استفاده مي¬شود تقريبا يكسان است.
چكيده انگليسي :
Iron and steel are among the most important metals and industrial alloys, and their use and application in various industries is considered as an indicator of the country's development. The most important method of crude steel production in the world is through the blast furnace. The sintering process is an important process in increasing the efficiency of the blast furnace, so the investigation of factors affecting this process has always been the focus of many researchers. One of the important and influencing factors on this process is fuel combustion in order to provide the energy needed for the sintering bed, in such a way that it provides more than 80% of the energy needed for this process. In this research, an unsteady and two-dimensional model has been used to simulate the iron ore sintering process. Chemical mechanisms include oxidation and gasification of coke, decomposition of limestone, oxidation and reduction of iron ore, decomposition of carbonates, melting and solidification of bed and gas reactions. In recent years, many studies have been done on the sintering process in order to increase the quality of the sinter production and the efficiency of the sintering process. Combustion of solid fuel is one of the most important parts of this process and it strongly affects the quality of sinter and efficiency of the process, therefore, it has always been considered for this purpose, several coke combustion models have been simulated and their effects on the sintering process have been compared. These models have been simulated to investigate the effect of ash layer and solid particle layer in the neighborhood of coke particles with non-uniform distribution of coke, on coke combustion rate. Comparison of the models with the experimental results indicates that the model has the most agreement with the laboratory data by considering both effects. According to the obtained results, the existence of these two layers around the coke particle reduces the access of oxygen to the surface of the particle and the concentration of oxygen on the surface of the particle decreases, which reduces the combustion rate and reduces the efficiency of the sintering process. Considering the use of non-uniform coke distribution in order to reduce the effects of solid particles around the coke in one of the models, according to the results of this model, it can improve the conditions of the sintering process and by creating a uniform combustion front, it can increase the efficiency of the process and the quality of the sinter. In this simulation, the effect of replacing coke with anthracite has been investigated with all three combustion models. By examining this effect, good results were obtained, so that the results of the simulations related to anthracite are almost the same as the where coke is used as a fuel in the bed.
