【球团烟气处理中的CFD技术应用】（1）链回环工艺物料+烟风大系统介绍！
本文摘要：（由ai生成）
本文开篇介绍了球团烟气处理中CFD技术的应用，详细阐述了钢铁行业球团链-回-环工艺的生产流程和烟风大系统流场。包括原料准备至焙烧冷却等步骤，及烟风物料逆流能量循环系统。特别分析了物料线和烟风系统各支线的特点，并强调对CFD仿真优化的重要性。文章基于经验总结，旨在提供技术参考，并欢迎指正。敬请关注后续更新及联系方式。
最近咱打算把球团烟气处理中的CFD技术应用整理一下，做一个系列介绍，规划内容如下：
（3）多管除尘虽老掉牙，如何在脱硝过程中利用它？开年在忙几个流场优化的项目，更新速度估计不快，咱尽量保持周更以保证每期的文章质量。对工业界CFD工程技术应用感兴趣的小伙伴，可点上方蓝色字体持续关注我。 数值模拟是基于物理背景下的仿真，要做好工程领域的流场优化，就必须对工艺过程有充分的了解。在以往烟气治理中，脱硫脱硝除尘的流场性能优化基本都是从电力行业兴起的。CFD玩的最溜的，很大一部分都是搞热能的这帮人，谁让人家电力行业超低排口号喊得早呢，造作早积累经验！而对于现阶段冶金领域的超低排和正在收紧的水泥、玻璃等行业的超低排而言，表面上都是烟气脱硫脱硝除尘这档子事，但是却各有各的区别。就比如电力和钢铁行业产生的烟气组分差别较大，水泥烟气粉尘含量较大，因为水泥和玻璃行业的烟气处理项目咱接触到的不多，还没详细研究。如果不懂工艺就搞仿真，可能会有些问题，我们会在链篦机SNCR烟气脱硝中展开介绍。
今天我们就对钢铁行业球团链-回-环工艺的物料和烟风大系统流场进行介绍，作为CFD研究的前情提要进行科普（球团工艺不同，流程会有差别，如下只是针对某一工艺进行介绍）。
下图为球团物料生产流程布置图，流程如下：
物料（铁精矿粉和澎润土）从原料场送至配料室，在料仓通过计量设备按比例配好后，通过密封溜槽送至烘干机，然后送至润磨机，然后送至造球机，生球筛分系统将8-16mm合格生球送至链篦机开始焙烧。链篦机内的生球加热分4个阶段，分别是干燥一段、干燥二段、预热一段、预热二段，生球在链篦机内停留时间约为24min。经过链篦机后的生球脱去水分实现加热、氧化及部分硬化，然后进入回转窑焙烧，烧至1250℃的球团通过溜槽卸至环冷机。环冷机底部通风，分为环冷一段、环冷二段、环冷三段。冷却后的成品球团送至成品堆场。
球团物料生产流程布置图
球团烟风管路系统复杂，下图是厂区烟风管路流程布置图，为了便于分析，咱搞了个烟风管路工艺流程说明图。
厂区烟风管路流程布置图
这套烟风管路工艺流程看着比较复杂，它是一个烟风物料逆流能量循环系统，唯一的能量输入来源是回转窑头部烧嘴（见下图）。
生球物料从左侧进入链篦机，依次经过干燥一段、干燥二段、预热一段、预热二段后，温度从常温升高到1000℃左右进入回转窑焙烧，回转窑内温度1250℃左右。至此加热过程结束，然后进入冷却系统。焙烧后的高温球团进入环冷机一段，与环冷风机鼓入的空气换热，球团冷却至800℃进入环冷二段，冷却至300-400℃后进入环冷三段。最后温度降低至150℃，送至堆场。冷却结束。环冷一段的空气接触高温球团换热后温度升高至1100℃，通过窑头罩进入回转窑参与回转窑内的燃烧和球团加热。由于环冷一段球团温度较高，空气在这部分可能生成一些热力型NOx，另一部分NOx则是在窑头烧嘴燃烧产生的。因此环冷一段烟风支路的NOx含量是最高的。从回转窑出来的约1050℃左右的热烟气带着污染物组分进入链篦机，对预热二段物料进行加热氧化。预热一、二、三、四段中间设有隔板，预热一段烟气从上到下穿过物料床层之后，从底部若干排烟口排出，由于此时烟气温度相对较高，约在250-450℃之间，高温烟气夹带着球团床层的小颗粒灰尘，需要经过多管除尘器进行粗颗粒粉尘脱除。根据超低排放要求之前的设计工艺，没有过多脱硝的要求，因此从多管除尘器出来的烟气（温度350℃左右）会通过风机引入干燥二段，对生球进行烘干加热。从干燥二段出来的废气约150℃，经过除尘和脱硫塔后排至大气。在超低排环保要求下，当前的脱硝改造一般会在多管除尘器后面设置SCR脱硝装置，因为这里的温度窗口恰好满足SCR的要求，经过除尘后，催化剂磨损的风险也大幅度降低。脱硝之后，再接回原管路，进入干燥二段。SCR部分在后面的文章中再详细介绍。环冷二段空气冷却球团后温度升至700℃，该温度段NOx生成量相对较少，一方面温度较低，不利于热力型NOx的产生，另一方面没有燃料燃烧产生的燃料型NOx。因此该支路高温空气理论上是不需要进行脱硝处理的。这段高温空气引入链篦机预热一段，对球团进行干燥氧化。链篦机预热一段底部也有若干排烟口，换热降温后的空气（约150℃，局部出口温度稍高，具体内容在后面的链篦机部分文章再详细介绍）通过这些排烟口引出，和干燥二段出来的废弃汇总，经过除尘器和脱硫塔排至大气。还有些工艺将预热一段排除的空气引入干燥一段对生球进行烘干，然后经过除尘脱硫进行排放，但是干燥一段需要的风量风温可能仅仅通过预热一段过来的废热废气无法满足要求。还需要再引入环冷三段的空气，这样的话，环冷二段的混合气体污染物浓度降低但是烟气量更大了，相当于污染物气体被稀释掉了，这样处理难度可能会增大。当然，这个说法可以探讨，不一定正确。环冷三段出口由于温度较低，只有约100-150℃，一般没有太多的NOx和SOx生成，粉尘量相对也较少。8年前咱现场跟过一个项目，是将此段废气和部分环冷二段高温气体掺混形成约450℃的高温气体引入余热锅炉进行发电，用作钢厂自备电站。还有一些钢厂会将这三段废气直接排放。再有钢厂会将这段废弃送回链篦机干燥一段，用作生球干燥脱水。由于这部分气体相对比较清洁（含部分粉尘），会直接排放。但如果和其他几段烟气混合后，就要考虑废气处理了，可能也要进行除尘治理。文章部分图片内容引自b站视频截图，一个很不错的链回环工艺介绍动画。感兴趣的可以查看链接：
以上内容是“球团烟气处理中的CFD技术应用”这个系列的开篇介绍，文章引用的工艺只是部分球团工艺的一种。了解系统工艺流程对我们后面CFD仿真优化设备介绍至关重要，本文可能有很多说法不当之处，存在认知局限性，如有不当之处，还请大佬私信指正。记得点赞加关注，不断积累行业经验，跟我一起变得更强！有问题可扫下方二维码加微联系。
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