شبيه سازي احتراق ذرات جامد در فرايند سينترينگ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

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.

214844

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمود اشرفي زاده

مهدي نيلي احمدآبادي،ِ ايمان چيت ساز

محسن دوازده امامي