Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Masoud Panepour
محسن دوازده امامی (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoud Pahlevaninezhad
مسعود پهلوانی نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Simulation of Sintering Process by Considering Extended Chemical Mechanisms
Iron making and its alloys, especially steel, has attracted attentions ever due to its widely applications. The production processes related to iron-making have been subject of many researchers. Blast furnace is the main method of steel making in the world. Sintering is considered as an important and key process for the production of pig iron based on the blast furnace technology. Sinter forms between 50 to 70 percent of the blast furnace iron load. In this study, the iron ore sintering process was simulated with an unsteady-two dimensional axisymmetric model by considering extended chemical mechanisms. Chemical mechanisms consist of coke oxidation and gasification, limestone decomposition, iron ore reduction and oxidation, evaporation and condensation of water, melting and solidification of iron ore and homogeneous mechanisms in the gas phase. The present simulation was performed with a pressure based, finite volume approach computer code. Simulation results for a sintering pot indicate that considering extended chemical mechanisms improves simulation predictions. Based on the simulation results, sintering bed was divided into five zones with respect to the temperature and gaseous species variations along the axial direction of the bed. Effects of chemical reactions kinetic parameters, coke particles size, inlet air velocity, coke amount in the sintering charge and limestone particles size on product sinter quality and time of sintering process was studied. Effect of the kinetic parameters on flame front is complex. Some of these parameters cause the flame front temperature increase at some areas while in other areas the flame front temperatures decrease. Larger coke particles size reduces the product sinter quality and increases the sintering time. If limestone particles size decreases too much, the amount of the decomposed limestone in the bed reduces and the product sinter quality declines. An increase in the inlet air velocity reduces the sintering time considerably. Amount of coke in the sintering charge might not change the sintering time sensibly but affects the product sinter quality and coke consumption considerably. Finally, anthracite substitution for coke as fuel in the bed was studied. Coke replacement with anthracite may decrease product sinter quality considerably. However, reduction of anthracite particles size could increase the sinter quality. Keywords: Chemical mechanism, Simulation, Iron ore sintering, Kinetic parameters , Solid combustion.
تولید آهن و آلیاژهای آن به ویژه فولاد به دلیل کاربرد گسترده‌ی آن همواره مورد توجه بوده و فرایندهای مربوط به آن، موضوع پژوهشی بسیاری از محققین بوده است. مهم ترین روش تولید فولاد خام جهان از مسیر کوره بلند می باشد. سینترسازی یک فرایند مهم و کلیدی در تولید آهن خام از طریق کوره بلند محسوب می‌شود به طوری که بنا به تکنولوژی کوره بلند بین 50 تا 70 درصد از بار مواد آهن دار در کوره بلند را سینتر تشکیل می دهد. در این تحقیق یک مدل دو بعدی غیر دائم با در نظر گرفتن مکانیزم های شیمیایی مبسوط به منظور شبیه سازی فرایند سینترینگ سنگ آهن ارائه شده است. مکانیزم های شیمیایی شامل اکسیداسیون و گازی شدن کُک، تجزیه ی سنگ آهک، اکسیداسیون و احیای سنگ آهن، تبخیر و چگالش آب، ذوب و انجماد بستر، تجزیه ی کربنات ها و واکنش های همگون در فاز گاز می باشد. شبیه سازی فرایند با استفاده از روش های حجم محدود بر پایه ی فشار انجام شد. نتایج شبیه سازی ها برای یک پات سینتر سازی نشان دهنده ی بهبود نتایج شبیه سازی ها با در نظر گرفتن مکانیزم های شیمیایی مبسوط می باشد. با استفاده از نتایج شبیه سازی ها و تغییرات دما و غلظت گونه ها در طول بستر، بستر سینترسازی به پنج ناحیه ی تقسیم شد. همچنین اثر پارامترهای مؤثر بر سینتیک واکنش های شیمیایی شامل اندازه ی ذرات کک، سرعت هوای ورودی، اندازه ی ذرات سنگ آهک و میزان کک در بار بستر بر کیفیت و مدت زمان فرایند سینترینگ مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامترهای سینتیکی بر روی جبهه ی احتراق در نقاط مختلف بستر به سادگی قابل پیش بینی نیست، به طوری که در برخی از نقاط بستر منجر به کاهش دمای جبهه ی احتراق و در برخی نقاط منجر به افزایش دمای آن می شوند. با افزایش اندازه ی ذرات کک کیفیت سینتر تولیدی کاهش می یابد و مدت زمان فرایند افزایش می یابد. کاهش بیش از حد اندازه ی ذرات سنگ آهک باعث کاهش میزان سنگ آهک تجزیه شده و کاهش کیفیت سینتر می شود. با افزایش سرعت هوای ورودی مدت زمان فرایند سینترینگ به طور محسوسی کاهش می یابد. تغییرات میزان کک در بار بستر می تواند بر روی مدت زمان فرایند چندان مؤثر نباشد ولی به طور قابل ملاحظه ای بر کیفیت سینتر تولیدی و مصرف کک اثر گذار است. در نهایت اثر جایگزینی کک با آنتراسیت به عنوان سوخت بر فرایند سینترسازی مورد بررسی قرار گرفت. جایگزینی کک با آنتراسیت می تواند کیفیت سینتر تولیدی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دهد ولی با کاهش اندازه ی آنتراسیت کیفیت سینتر تولیدی افزایش می یابد. کلمات کلیدی مکانیزم های شیمیایی، شبیه سازی، سینترینگ سنگ آهن، پارامترهای سینتیکی، احتراق جامد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی