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鏈篦機作為鏈-回-環(huán)氧化球團工藝中的三大主機設備之一，其結構和分段是否合理影響著球團的干燥、預熱和氧化固結效果，影響回轉窯內(nèi)對球團的焙燒效果，直接決定氧化球團的質(zhì)量。通過對某球團廠（120萬t/a生產(chǎn)線，焙燒工藝）相關參數(shù)的調(diào)研，對其焙燒系統(tǒng)三大主機（鏈篦機、回轉窯、環(huán)冷機）的熱平衡進行計算。采用FLUENT軟件對鏈篦機（規(guī)格φ4×41m，4段，停留時間約21min）的溫度場進行模擬有限元分析。對鏈篦機干燥Ⅰ段、Ⅱ段與預熱Ⅰ段、Ⅱ段中球團的溫度變化有了直觀的表達。
鏈篦機主要作用是利用回轉窯和環(huán)冷機的載熱廢氣對生球進行干燥和預熱，含水約9%的合格生球均勻鋪到鏈篦機上（生球厚度約170mm）進入鏈篦機爐罩后，依次經(jīng)過抽風干燥Ⅰ段、Ⅱ段、預熱Ⅰ段、Ⅱ段進行干燥和預熱處理。干燥Ⅰ段、Ⅱ段的熱源來自預熱Ⅰ段外排氣，熱風溫度較低，用于部分脫去生球中的物理水；預熱Ⅰ段的熱源來自環(huán)冷機Ⅱ段，生球內(nèi)的物理水幾乎全部被脫除；之后干燥球進入預熱Ⅱ段，該段熱源來自回轉窯，同時在預熱Ⅱ段爐罩設有燃氣燒嘴，以彌補熱量的不足。此時在預熱Ⅰ段尚未脫除的部分結晶水被脫除，同時磁鐵礦發(fā)生氧化，碳酸鹽得以分解，硫化物也分解和氧化，通過對生球的干燥和預熱，球團具備一定強度，可進入回轉窯進行深度焙燒。
鏈篦機球團與熱介質(zhì)的熱分析是與時間有關的非穩(wěn)態(tài)過程。熱交換主要是發(fā)生在氣流通過篦板過程中，在熱交換的同時，篦板以1.95m/min做平移運動，為使模擬結果更加符合實際工況，在該數(shù)學模型中加入滑移網(wǎng)格。另外，球團物料從進入篦板到離開預熱Ⅱ段的過程需要21min。為了模擬篦板連續(xù)運動的過程，在計算模型中設定料床的長度為3倍實際長度，因此所需要的計算時間最少為42min。
該幾何模型具備的特點：對稱結構取半模型；計算量小符合鏈篦機自身特點；物料實現(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)格對計算域進行網(wǎng)格劃分。經(jīng)過處理后的模型網(wǎng)格數(shù)252156個，節(jié)點數(shù)78652個，采用FLUENT軟件中k-ε模型進行計算。
為了分析在模擬條件下，鏈篦機對料層的干燥預熱效果是否達到穩(wěn)定狀態(tài)，以下對其中一個穩(wěn)態(tài)（運行1250s）時刻各截面的溫度分布做了分析。
從左到右依次為預熱Ⅱ段、Ⅰ段與抽風干燥Ⅱ段、Ⅰ段。圖中的料層溫度沿料層運動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分布，以下截取了5個截面位置，這些截面分別是抽風干燥Ⅰ段入口截面，抽風干燥Ⅰ段和抽風干燥Ⅱ段交界面，抽風干燥Ⅱ段和預熱Ⅰ段交界面，預熱Ⅰ段和預熱Ⅱ段交界面和預熱Ⅱ段出口截面。
料層此時準備進入鏈篦機篦床，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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