·158 北京科技大学学报 第35卷 传热，而辐射传热和气体的对流换热可以忽略.在 k =0(r=0), (23) 此假定球团内部气固温度相等，则球团表面传热可 Or 表示为 Pco2 Pout (r To), (24) =oe(T。ut-T4) (16) r=ro T=Tont (r =To). (25) 球团内部的一维非稳态传热可表示为 表3反应活化能及颊率因子的确定 (Tpe)=-0 0r r苏+∑R△H. (17) Table 3 Determination of activation energy and frequency factor 2.4.1导热系数k的计算 反应式 活化能，E/(Jmol-1) 频率/s1 由于含碳球团成分复杂以及孔隙率变化等因 (4) 70000 0.20 素导致其热导系数的取值困难.Akiyama等I13)在 (5) 115000 985.20 总结前人研究成果的基础上给出加权导热系数，见 (6) 86000 2.32 式(18)，它能较准确地计算出球团的实际导热系数 3 模型的验证 =-训出 (18) 图1和图2分别为球团在不同温度下球团的 式中，K=k/kg,k=Ⅱk 金属化率和脱锌率随还原时间变化的实验值和模拟 Donskoill4给出了混合气体导热系数的表 值的对比.本模型的计算值与实验值总体来说吻合 达式： 较好，只有在1473K还原前期的脱锌率两者偏差 ∑kgMy3 较大，这可能是实验误差或者在此温度下球团中其 kg= ∑5M 19) 他成分对氧化锌还原的影响比较明显等原因造成 2.4.2球团热容c的计算 总体来看，本模型基本可以反映球团的实际还原过 混合物的热容采用各物质的加权平均数来 程，可用于对转底炉处理含锌粉尘内配碳球团直接 计算： 还原过程的分析 c=∑4. 20) 4计算结果与分析 2.5球团半径变化 4.1炉温对还原的影响 随着反应的进行，由于物质的量减少、铁氧化 炉温是影响球团还原的一个重要参数，它无论 物还原过程晶格发生形变等因素使球团的半径逐渐 对热量传递还是化学反应速率都有着直接影响，主 减小.McAdam等给出了球团还原过程中半径 要表现在对反应速率常数、导热系数、反应热、球 变化的半经验公式： 团半径等方面的影响.图1和图2分别为不同温度 r0-T=A:t培exp 下球团的金属化率和脱锌率随时间的变化关系.由 ro RT (21) 图可见，温度对球团的金属化率和脱锌率都有着显 在本模型中根据实验结果取E=105000J 100 mol-1,A=55s号. 电 2.6初值及边界条件 1573K+ 2.6.1 初始值 60 1523 模型的各初值参数如表2和表3所示 1473K ·1573K实验值 表2预还原球团的初值 塔 1523K实羚值 Table 2 Initial values of prereduction pellets 实验值 模拟计算值 密度/(kgm-3) 半径/m 孔隙率 2260.53 0.01 0.4 8 12 公 20 2.6.2边界条件 还原时间/min 图1不同温度下金属化率的模拟值与实验值的比较 8Pc02=0(r=0, Fig.1 Comparison of metallization rate between calculated (22) Or values and measured ones at different furnace temperatures