近日，江西省颗粒系统仿真与模拟重点实验室副主任鄂殿玉、2019级硕士研究生周鹏等与西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室郭烈锦院士团队合作在高炉风口回旋区燃烧行为研究中取得新进展。相关成果以“Particle-scale study of coke combustion in the raceway of an ironmaking blast furnace”为题，于11月20日在燃烧领域国际知名期刊Fuel（中科院1区，Top期刊，IF=6.609）上正式在线出版（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122490）。该项工作基于颗粒尺度数值解析了高炉风口回旋区在燃烧过程中的动力学演变、传热及化学反应特性，为炼铁高炉的能源高效利用与过程优化提供了新的见解。
在传统炼铁高炉冶炼过程中，风口回旋区是整个高炉热量和还原气体产生的主要源头，是高炉稳定顺行的重要反应区。本研究开发了一个能够考虑回旋区化学反应(包括焦炭燃烧、气化等反应)及焦炭颗粒物性(粒径等)变化的多尺度数学模型，进而对回旋区演变过程、焦炭颗粒温度、燃烧炭损失以及气体温度与化学组分分布（见图1、和图2）进行了探讨。同时，解析了关键操作参数如氧浓度、鼓风速率及鼓风温度对回旋区尺寸大小、气体温度与化学组分分布的影响规律。
图1 (a) 焦炭温度分布, (b) 炭损失比分布, (c) 焦炭粒径分布
图2 气体温度与组分分布：(a) 气体温度, (b) O2浓度, (c) CO2浓度, (d) CO浓度
论文的主要作者为重点实验室2019级硕士研究生周鹏、郭苏雅和曾嘉，通讯作者为重点实验室鄂殿玉副教授、西安交通大学徐强副教授。本工作的开展得到了西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室开放基金、国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目的大力支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122490
