氣粉兩相流壅塞現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究及在高爐噴煤中應(yīng)用試驗(yàn).pdf

1、由于高爐噴煤可以節(jié)約大量的冶金焦炭而大幅度降低生產(chǎn)成本，一直受到國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的普遍重視。隨著工藝技術(shù)水平的不斷進(jìn)步和裝備條件的逐步完善，量噴煤也具有逐漸增大的趨勢(shì)。但是，隨之也產(chǎn)生了高爐各風(fēng)口煤粉質(zhì)量流量分配不均的問(wèn)題。本文結(jié)合以上高爐生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)室條件下，先后進(jìn)行了氣粉兩相流在水平等直徑噴管中的音速流動(dòng)行為的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究、噴煤模擬實(shí)驗(yàn)研究以及高爐噴煤現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)。并在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于壅塞流動(dòng)原理的爐前煤粉均勻分配方案

2、，并得到如下研究結(jié)果： 1．基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和噴煤模擬實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，流過(guò)水平等直徑噴管中的實(shí)際氣粉兩相流，當(dāng)滿足適當(dāng)?shù)倪M(jìn)出口壓強(qiáng)條件后，將會(huì)在噴管中產(chǎn)生壅塞流動(dòng)現(xiàn)象。此時(shí)，氣粉兩相流的流速將保持其最大值-表觀音速。氣粉兩相流的表觀音速與依據(jù)兩相平衡流模型計(jì)算的理論音速近似呈線性關(guān)系，但數(shù)值上差別較大。氣粉兩相流的表觀音速與粉劑的密度、粒度、導(dǎo)熱系數(shù)以及固氣比參數(shù)有關(guān)，粉劑的密度、粒度以及導(dǎo)熱系數(shù)越大，表觀音速數(shù)值越小。粉劑的導(dǎo)熱系數(shù)和粒

3、度分別對(duì)氣粉兩相流的熱量和動(dòng)量松弛過(guò)程構(gòu)成主要影響。氣粉兩相流的表觀質(zhì)量流量是其表觀音速的另一體現(xiàn)，表觀質(zhì)量流量與滯止壓強(qiáng)的關(guān)系曲線和依據(jù)兩相平衡流理論計(jì)算曲線形狀相似、規(guī)律相同，但數(shù)值不相等。 2．噴煤模擬實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在壅塞噴管中音速流動(dòng)的煤粉-空氣兩相流同在等直徑噴管內(nèi)音速流動(dòng)的氣粉兩相流遵循同樣的規(guī)律。但由于其表觀音速與理論音速數(shù)值上存在差別，設(shè)計(jì)噴管時(shí)如果采用理論音速值將會(huì)產(chǎn)生較大誤差。壅塞噴管對(duì)因后續(xù)管路阻力損失的不

4、同而引起的質(zhì)量流量不均有明顯的抑制作用。通過(guò)與未安裝壅塞噴管時(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)比，使用壅塞噴管后，可使煤粉質(zhì)量流量的分配精度由20％，提高到5％左右。 3．高爐噴煤現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用壅塞噴管不僅可以有效抑制因噴管的后續(xù)管路沿程阻力損失不同所造成的煤粉質(zhì)量流量差別，還可在一定程度上調(diào)節(jié)由于分配器原因造成的煤粉質(zhì)量流量分配不均。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，安裝壅塞噴管后，即使在分配器性能不能滿足分配精度要求的情況下，也取得了煤粉質(zhì)量流量分配精度由27

5、％提高到16.4％的良好效果。因此，對(duì)于現(xiàn)有高爐噴煤系統(tǒng)，如果在煤粉分配器的各個(gè)出口與煤粉輸送支管之間安裝一組具有相同幾何尺寸、合適收縮角度的壅塞噴管，并使風(fēng)口與分配器入口之間的壓力滿足壅塞流動(dòng)條件時(shí)，可使流經(jīng)每只壅塞噴管的煤粉-空氣兩相流同時(shí)發(fā)生壅塞流動(dòng)，此時(shí)各噴管內(nèi)煤粉的流動(dòng)速度和質(zhì)東北大學(xué)博士學(xué)位論文量流量將保持等量恒定，而且不會(huì)因噴管的后續(xù)管路條件的不同而發(fā)生改變，起到了均勻分配進(jìn)入高爐各風(fēng)口的煤粉流量的作用。對(duì)于其他多路氣粉兩