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鏈篦機(jī)作為鏈-回-環(huán)氧化球團(tuán)工藝中的三大主機(jī)設(shè)備之一，其結(jié)構(gòu)和分段是否合理影響著球團(tuán)的干燥、預(yù)熱和氧化固結(jié)效果，影響回轉(zhuǎn)窯內(nèi)對(duì)球團(tuán)的焙燒效果，直接決定氧化球團(tuán)的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)某球團(tuán)廠（120萬(wàn)t/a生產(chǎn)線，焙燒工藝）相關(guān)參數(shù)的調(diào)研，對(duì)其焙燒系統(tǒng)三大主機(jī)（鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機(jī)）的熱平衡進(jìn)行計(jì)算。采用FLUENT軟件對(duì)鏈篦機(jī)（規(guī)格φ4×41m，4段，停留時(shí)間約21min）的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬有限元分析。對(duì)鏈篦機(jī)干燥Ⅰ段、Ⅱ段與預(yù)熱Ⅰ段、Ⅱ段中球團(tuán)的溫度變化有了直觀的表達(dá)。
鏈篦機(jī)主要作用是利用回轉(zhuǎn)窯和環(huán)冷機(jī)的載熱廢氣對(duì)生球進(jìn)行干燥和預(yù)熱，含水約9%的合格生球均勻鋪到鏈篦機(jī)上（生球厚度約170mm）進(jìn)入鏈篦機(jī)爐罩后，依次經(jīng)過(guò)抽風(fēng)干燥Ⅰ段、Ⅱ段、預(yù)熱Ⅰ段、Ⅱ段進(jìn)行干燥和預(yù)熱處理。干燥Ⅰ段、Ⅱ段的熱源來(lái)自預(yù)熱Ⅰ段外排氣，熱風(fēng)溫度較低，用于部分脫去生球中的物理水；預(yù)熱Ⅰ段的熱源來(lái)自環(huán)冷機(jī)Ⅱ段，生球內(nèi)的物理水幾乎全部被脫除；之后干燥球進(jìn)入預(yù)熱Ⅱ段，該段熱源來(lái)自回轉(zhuǎn)窯，同時(shí)在預(yù)熱Ⅱ段爐罩設(shè)有燃?xì)鉄欤詮浹a(bǔ)熱量的不足。此時(shí)在預(yù)熱Ⅰ段尚未脫除的部分結(jié)晶水被脫除，同時(shí)磁鐵礦發(fā)生氧化，碳酸鹽得以分解，硫化物也分解和氧化，通過(guò)對(duì)生球的干燥和預(yù)熱，球團(tuán)具備一定強(qiáng)度，可進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行深度焙燒。
鏈篦機(jī)球團(tuán)與熱介質(zhì)的熱分析是與時(shí)間有關(guān)的非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。熱交換主要是發(fā)生在氣流通過(guò)篦板過(guò)程中，在熱交換的同時(shí)，篦板以1.95m/min做平移運(yùn)動(dòng)，為使模擬結(jié)果更加符合實(shí)際工況，在該數(shù)學(xué)模型中加入滑移網(wǎng)格。另外，球團(tuán)物料從進(jìn)入篦板到離開(kāi)預(yù)熱Ⅱ段的過(guò)程需要21min。為了模擬篦板連續(xù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，在計(jì)算模型中設(shè)定料床的長(zhǎng)度為3倍實(shí)際長(zhǎng)度，因此所需要的計(jì)算時(shí)間最少為42min。
該幾何模型具備的特點(diǎn)：對(duì)稱結(jié)構(gòu)取半模型；計(jì)算量小符合鏈篦機(jī)自身特點(diǎn)；物料實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送。
杭州那泰有限元分析公司按照上述幾何模型建立網(wǎng)格模型，使用六面體網(wǎng)格和四面體網(wǎng)格對(duì)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分。經(jīng)過(guò)處理后的模型網(wǎng)格數(shù)252156個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)78652個(gè)，采用FLUENT軟件中k-ε模型進(jìn)行計(jì)算。
為了分析在模擬條件下，鏈篦機(jī)對(duì)料層的干燥預(yù)熱效果是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，以下對(duì)其中一個(gè)穩(wěn)態(tài)（運(yùn)行1250s）時(shí)刻各截面的溫度分布做了分析。
從左到右依次為預(yù)熱Ⅱ段、Ⅰ段與抽風(fēng)干燥Ⅱ段、Ⅰ段。圖中的料層溫度沿料層運(yùn)動(dòng)方向從右至左溫度逐漸升高，沿料層厚度方向各段溫度從上到下逐漸降低。
為了分析各加熱段分界處的料層溫度場(chǎng)分布，以下截取了5個(gè)截面位置，這些截面分別是抽風(fēng)干燥Ⅰ段入口截面，抽風(fēng)干燥Ⅰ段和抽風(fēng)干燥Ⅱ段交界面，抽風(fēng)干燥Ⅱ段和預(yù)熱Ⅰ段交界面，預(yù)熱Ⅰ段和預(yù)熱Ⅱ段交界面和預(yù)熱Ⅱ段出口截面。
料層此時(shí)準(zhǔn)備進(jìn)入鏈篦機(jī)篦床，溫度分布與其初始溫度20℃接近，料層的最高溫度23℃，最低溫度為20℃。料層的溫度分布按層基本分為上下2個(gè)部分，其中上半部分面積稍小，溫度稍高，溫度差范圍在21~23℃之間；下部面積較大，溫度稍低，溫度穩(wěn)定在20℃。
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