郑占一，齐凤升, 刘中秋，李宝宽

(东北大学 冶金学院，沈阳 110819)

钢铁行业是我国经济的支柱性产业，其生产过程会产生大量的冶金粉尘，产生量约为粗钢产量的8%～12%[1-2].2020年我国钢铁行业粗钢产量为10.65亿t，冶金粉尘产量至少为8 518万t.钢铁企业冶金粉尘的含铁量(质量分数)一般在30%～70%[3-4]，还含有ZnO，Pb，KCl，NaCl等成分.转底炉十余年来从加热炉转变为冶炼设备，既可用于铁精矿的煤基直接还原，又可处理钢铁企业的冶金粉尘[5]，逐渐成为处理冶金粉尘的主要设备.

转底炉还原冶金粉尘的工作过程涉及炉底球团直接还原、炉内烟气流动、传热传质、煤气燃烧等复杂过程，因此对转底炉工作过程的研究十分困难.一些学者进行了转底炉数学模型的研究，主要是转底炉热平衡计算和炉内状态模拟[6-7]及对转底炉的加热制度和加热设备的模拟计算[8-9].刘颖等[10-11]以球团为研究对象，建立了转底炉还原冶金粉尘球团过程一维非稳态数学模型,研究了影响球团金属化率的主要因素，按重要程度排序依次为：炉膛温度>球团直径>反应时间>碳氧比.Wu等[12-13]建立了转底炉直接还原过程的集成模型，将转底炉的三维CFD模型与球团内部直接还原的一维模型进行迭代，描述金属氧化物的还原过程.Dasgupta等[14]在转底炉还原球团矿的数学模型中将单球团模型扩展为多层球团模型,给出了时间-温度和时间-温度-化学吸热等值线，以及多床层系统产生的净热流和一氧化碳产生量.这些对球团的研究模型能够反……