张小辉，张家元，张建智，苏浩，周孑民

(中南大学 能源科学与工程学院，湖南 长沙，410083)

将铁矿粉与石灰石、燃料等混合后进行烧结造块的过程中，会发生一系列复杂的物理化学反应，这些物理化学反应均伴随着传热和传质[1-3]，在这一过程中，烧结矿的温度与这些反应互相影响。目前，对于烧结传热过程的研究主要集中在对烧结料层温度的准确预测以及烧结终点的判断[4-5]，而计算过程多是进行相应的简化。夏德宏等[6]对烧结过程碳燃烧与传热过程建立数学模型，进行数值模拟，并开发出可视化软件。但是，该模型只考虑碳的燃烧。龙红明等[7]对烧结过程中各层分别建立传热方程即分段计算模型，对烧结料层温度进行模拟计算，但实际的烧结过程是连续的，该模型也没有考虑点火、保温阶段以及燃烧带可能发生碳的不完全燃烧反应，而这种反应是烟气中含有CO的主要原因。Yang等[8-9]建立一维非稳态的计算模型，考虑气固之间的对流、传热以及辐射，子模型包含气固反应、气体反应以及孔隙率的变化。作者利用这一模型对不同碳质量分数、不同抽风量的工况进行优化模拟。Tan等[10]针对烧结过程建立包含有15个物理化学反应的计算流体力学计算模型，用以对烧结过程二恶英的产生进行研究，但是，该研究没有考虑石灰石的分解对料层温度及废气成分的影响。为此，本文作者以局部非热力学平衡理论和组分传输理论为基础，结合烧结过程中各反应的动力学方程，全面考虑烧结过程中的反应以及这些反应对于传热和传质的影响，建立三维非稳态计算模型，对烧结传热和传质过程进行研究。……