炼钢转炉低质煤气在旋风分离器中的高效燃烧特性研究

作     者：王梓熠 李森 魏小林 赵京 李博 姚远 

作者机构：中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室 中国科学院大学工程科学学院 

出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：中国科学院战略性先导A类基金资助项目(XDA29020503) 

主　　题：转炉低质煤气 气化冷却烟道 高效燃烧 旋风分离器 混合燃烧 燃烧效率 

摘      要：转炉低质煤气CO浓度低且含有少量O2，存在爆炸危险，无法回收利用，目前通过卷吸空气使转炉低质煤气在气化冷却烟道内无组织地燃烧，现有技术难以实现气化冷却装置内煤气的高效燃烧利用。旋风分离器内部流场拥有强旋流、强混合的特点，实现转炉煤气除尘的同时有利于转炉低质煤气的混合燃烧。为解决转炉低质煤气难以高效燃烧利用的难题，基于转炉煤气全干法回收新工艺，采用数值模拟的方法研究了转炉低质煤气在旋风分离器内部的流动和燃烧情况。结果表明：气化冷却烟道中心附近过量空气系数均低于0.4，而旋风分离器内过量空气系数均大于1，转炉低质煤气与空气在旋风分离器内得到了充分混合；较高的湍流动能、局部旋涡提升了转炉低质煤气与空气在旋风分离器内的混合效果；气化冷却烟道内燃烧区域狭小，流动截面内OH平均浓度分数为305×10-6，燃烧强度低；旋风分离器内燃烧区域分布广泛，流动截面内OH平均浓度分数达到650×10-6，燃烧强度高；转炉低质煤气流经旋风分离器后，在前烧阶段燃烧效率从74.64%上升到98.86%，在后烧阶段燃烧效率从44.08%上升到95.05%；在旋风分离器内部实现了转炉低质煤气的高效燃烧。