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烧结矿竖冷装置内气固运动及接触条件模拟

李承志，张宇^a，蒋景胜^a，张伟

（武汉科技大学 a.冶金与能源学院；b.钢铁冶金与资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北 武汉 430081）

摘要：烧结矿竖冷工艺是一种高效节能环保的烧结余热回收新技术，然而该工艺在试运行阶段存在料床局部阻力过大、烧结矿冷却不均匀和余热回收率低于预期等问题。为解决上述问题，本文采用一种解析型CFD-DEM方法对烧结矿竖冷装置内的气固多相流场进行高精度计算，从本质上明确烧结矿与冷却气体之间的耦合运动行为规律，重点分析烧结矿在竖冷装置内的堆积特性（如空隙率分布等）和运动模式，研究冷却空气在与烧结料层逆流接触过程中的流动行为和分布规律，分析不同区域的高精度气相流场数据（如速度场等）。结果表明：在多通道分流布料条件下，料床径向空隙度分布较为均匀；料床上部烧结矿以1.0 mm/s左右的速度稳定下降，形成活塞流；装置拐角处和中心风帽上方存在颗粒滞留区；冷却室底部和排料段内烧结矿速度显著提升，形成漏斗流；冷却气体在上升过程平均速度逐渐下降并向壁面方向扩散，装置拐角处和中心风帽上方区域的气固接触条件相对较差，可通过调整收缩段倾角、中心/周向进风流量比、中心风帽外沿倾角和尺寸等方式进行改进。研究结果可为烧结矿竖冷工艺系统的优化提供技术支撑。

关键词：烧结矿；竖冷工艺；气固运动；接触条件；解析型CFD-DEM