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新型顶燃式热耐磨板热态实验研究
热耐磨板燃烧器热态模拟试验是针对新型顶燃式热耐磨板设计搭建的热态实验平台。按照实际热耐磨板的工艺流程，建设两座旋流扩散式顶燃热耐磨板，采取一烧一送的工作制度。热耐磨板的燃烧室和蓄热室内布置了若干热电偶，可详细掌握不同部位，不同工作状态下的温度变化情况，结合压力检测和烟气成分检测，分析得出炉内流场分布状况和燃烧状况等。热态实验台的搭建，为深入研究顶燃式热耐磨板燃烧器，开发检验新型格子砖，研究掌握格子砖燃烧/送风期的吸热/放热规律等创造了条件。
通过热态实验，得到了热耐磨板内部不同高度，不同区域在燃烧期和送风期的温度分布，绘制出了热耐磨板温度场分布，对特大型耐磨板超高风温热耐磨板的理论计算结果进行了验证，实验结果表明，新型顶燃式热耐磨板内部温度分布均匀，蓄热室得到了充分而均匀的加热。
新型顶燃式热耐磨板冷态测试
京唐新型顶燃式热耐磨板完成施工后，在首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼铁部的配合下，北京首钢国际工程技术有限公司组织专人对新型顶燃式热耐磨板进行了冷态测试。
通过对燃烧器喷口、喉口、蓄热室上部、蓄热室下部等部位进行冷态测试，并与冷态流场计算结果相比较，证明该燃烧器形成的流场是基本均匀的，与计算结果一致；蓄热室自身具有气流再分配性，能够进入格子砖前的局部速度不均匀区。
新型顶燃式热耐磨板系列设计程序开发
为设计质量，提高设计效率，实现工艺组合和产品 化，首钢国际工程公司自主开发了多款针对热耐磨板设计计算程序，形成系列自主知识产权。
系列程序包括热耐磨板燃烧和传热计算程序，热耐磨板耐火材料优选程序，热耐磨板系统阻力损失分析计算程序等，了企业核心竞争力。
全烧低热值耐磨板煤气实现1300℃超高风温技术开发
特大型耐磨板全烧低热值耐磨板煤气实现超高风温工艺设计
在选取何种工艺技术路线以获得1300℃高风温的问题上，首钢国际工程公司多方考察，计算比较，同时结合首钢京唐钢铁厂的整体规划逐一分析现有预热工艺的特点和可行性。
两级双预热技术作为完全拥有自主知识产权的新一代利用低品质能源技术，有着设备维护量少，可靠性强，寿命长（与热耐磨板寿命相同）等优势，创新结合热管换热器回收烟气余热，将煤气和助燃空气低温预热至200℃左右，再将助燃空气高温预热至600℃，既提高了热耐磨板系统的整体热效率，也完全可以在全烧耐磨板煤气的条件下实现1300℃的高风温。
新型顶燃式热风炉技术原理和研究过程
2.1 新型顶燃式热风炉理论研究
热风炉是典型的蓄热室热交换器，其热交换过程具有周期性和非稳态的特点，因此对热风炉蓄热放热的研究应以非稳态热交换理论为基础，建立热风炉蓄热室非稳态热交换方程组，利用数值计算方法求解。
自主研发了热风炉燃烧和传热计算程序，可根据不同工况条件和操作制度，优化热风炉蓄热面积和结构尺寸，大大提高了设计效率和设计精准性。
2.2 新型顶燃式热风炉计算流体力学研究
用CFD技术（计算流体力学技术）进行模拟计算，针对特大型耐磨板新型顶燃式热风炉的结构形式，建立三维模型，优化燃烧器结构形式，合理设置助燃空气和煤气的烧嘴布置，使燃烧产生的高温烟气形成均匀有序的旋流流场，使蓄热室被均匀加热，提高其利用率，实现换热。
利用CFD技术优化设计新型顶燃式热风炉，从理论研究的层面确保热风炉及其燃烧器能够满足特大型耐磨板超高风温的工作要求，确保CO完全燃烧，炉内温度分布均匀，产生均匀有序的高温烟气旋流流场，均匀进入蓄热室，充分发挥蓄热室的储热放热功能。
2.3 新型顶燃式热风炉冷态实验研究
为研究掌握不同喷口形式对热风炉内部流场分部的影响规律，根据相似定律，搭建了新型顶燃式热风炉冷态实验模型，通过测定不同喷口处的气体流速，检验气体分配的均匀性；通过测量冷态模型内部的速度、压力、温度，对数值模拟的计算结果进行验证；通过调整空煤气的喷口形式和角度，结合实验和计算机模拟，找出适用于实际热风炉的规律；根据测定的压力损失，推算实际热风炉的压力损失。
1耐磨板生产技术发展现状
1.1国内耐磨板技术应用现状
据统计，2003年，我国耐磨板矿产量为3000万t，其中竖炉耐磨板矿产量为2400万t，带式机产量为325.3万t，链箅机-回转窑产量为193.3万t，所占比例分别为82.2%、11.2%和6.6%。到2011年我国年产耐磨板矿能力已经接近2亿t，其中建成的链箅机-回转窑氧化耐磨板矿生产线约140余条，年产量约1.03亿t；带式焙烧机生产线3条，年产量约728万t；竖炉200余座，年产量约0.9亿，所占比例分别为51.5%、3.5%和45%。
国内耐磨板矿近几年来的主要进步表现在以下几个方面：
1）铁精矿资源多元化。由于选矿技术的进步，特别是反浮选技术和细磨技术的应用，国产铁精矿品位大幅提高、二氧化硅含量下降。此外还大量使用进口高品位、低硅磁铁精矿，以提高耐磨板矿品位，降低高炉渣量。
2）强化原料准备工序。研究表明，润磨机、高压辊磨机的采用对改善造球混合料的粒度组成和比表面积、颗粒形貌、表面亲水性和成球性有显著的效果。国内厂家的生产经验表明，润磨机和高压辊磨机的应用可提高生球强度，降低膨润土的用量，强化耐磨板焙烧。
3）设备大型化和多样化。适应了集约化和专业化的发展趋势，进一步了节能减排和环境保护的效率。
1.2 国外耐磨板技术应用现状
目前，国外耐磨板生产，带式机生产能力为2.05亿t，占世界总能力的66.43%；链箅机-回转窑耐磨板矿生产能力8060万t，占世界总能力的26.17%；竖炉耐磨板矿生产能力为2300万t，占世界的7.4%。从带式机、链箅机-回转窑设备如此大的采用比例不难看出，设备大型化是目前国内外耐磨板生产的一个重要标志，是未来耐磨板工业发展的总趋势。它在相当程度上反映出一个时期内的耐磨板工艺水平和机械制造水平，同时也从侧面反映出耐磨板的科学研究水平。竖炉耐磨板由于自身条件难以大型化，其发展已处于停滞状态。
2.带式焙烧机耐磨板技术工艺技术特点
对于以赤铁矿粉为主的原料，带式焙烧机工艺具有作业率高、产品成本低等诸多优势。据统计，在目前正在使用的耐磨板工艺中，带式焙烧机系统约占世界耐磨板产量的55%-60%，在采用赤铁矿粉为原料的耐磨板工艺中76%为带式焙烧机系统，如图1所示。首钢国际工程公司在设计的首钢京唐耐磨板工程中就采用了带式焙烧机耐磨板工艺。
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