高炉下部液体分布的试验研究

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1、第3l卷第5期武汉科技大学学报Vo1．31．No．52008年1O月JournalofWuhanUniversityofScienceandTechnology0ct．2008高炉下部液体分布的试验研究熊玮，毕学工，周国凡(武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081)摘要：采用4种填料和2种液体模拟高炉下部的流动状态，在填充床内对液体的分布特性进行了试验研究。结果表明，液体分布与液体流量和初始分布无关，其主要取决于填料自分布性能和液体性质。填料的形状系数越小、直径越大，向外偏流的趋势越明显；液体的密度越大

2、、黏度越小，则不容易发生偏流。即使无煤气流的影响，高炉内炉渣也容易向炉墙附近流动。试验范围内液体以溪流形式流动，而不是呈散滴状流动。关键词：高炉；液体流动；填料床中图分类号：TF53文献标志码：A文章编号：1674—3644(2008)05—0464—05熔融渣铁在高炉下部填料床内的流动分布不能直接测定，但其特性对传质、传热和煤气流分布都起着重要的作用，许多研究者采用实验和数学模型的方法对其进行了大量研究l~lO]。由于高炉生产条件波动性较大，下部气、固、液三相的交互作用十分复杂，迄今用来描述熔融渣铁流动规律的实验或数学模型尚存在不少问题，

3、其中包括渣铁密度、黏度、流量以及焦炭粒度和形状等因素对渣铁分布规律的影响等尚不清楚。本文在与高炉下部液体流动相似的试验条件下，研究了固体填料和液体的物理性质对液体分布产生的影响，以期为更准确地描述高炉下部流动现象提供依据。1试验装置和条件试验在内径为120mm、外径为130mm、高图1试验装置示意图为1000mm的有机玻璃管内进行，试验装置如Fig．1Schemeofexperimentalapparatus图1所示。液体存放在循环水箱1中，通过水泵1循环水箱；2一水泵；3一上升管；4溢流管；2经由上升管3进入稳压水箱5，液体流量用液体5一

4、稳压水箱；6一液体流量计；7一液量调节阀；流量计6测量，向填料床供给、停止及调节液体流8分液槽；9毛细管；1O一有机玻璃管；量大小由液量调节阀7完成。为了保证调节阀开1l一支承架；12一支撑栅板；13接液槽；度一定时液体流量的稳定，在水箱的顶部安装了14一排液管；15一数码摄像机溢流管4。液体分布器位于有机玻璃管的上部，包括分液槽8和毛细管9。液体分布器有4种：19孑L(19U)、13孑L(13U)、7孑L中心(7I)和7孑L边缘(7M)，供液点的分布如图2所示。根据不同的液体流量分别选用内径为2，3，4mm的毛细管，l3I17I以保证不同

5、流量条件下液体都能一滴一滴地从毛图2供液点的分布细管流出。用环状接液槽13测量液体的流量分Fig．2Distributionofsupplypoints布，接液槽由如图3所示的内、中、外三个同心圆收稿日期：2007—0903作者简介：熊玮(1975)，男，武汉科技大学讲师，博士．E—mail：xiongweiw@21cn．com2008年第5期熊玮，等：高炉下部液体分布的试验研究465与试验值处于同一数量级，炉渣的准数值比试验值低一个数量级，由于试验范围较大，所以外推不内巾、会产生很大的误差，试验结果适用于高炉下部的流动情况。2结果及讨论由

6、于面积不相等，接液槽各圆环得到的液体量是不能直接进行比较的，因此用内部、中部和外部3个同心圆环的相对液量来表示液体分布。i圆环的相对液量K定义为K一mi／si(1)式中：M为料床流出的全部液体质量，kg；S为料图3接液槽结构示惫图床的截面积，m；为i圆环内的液体质量，kg；SFig．3Sketchoftheliquidcollector为i圆环的截面积，m。环构成，内径分别为5O，80，120mm。为了便于当液体均匀分布时，K为1，K可能的最大观察液体流动的特征，用数码摄像机15对试验过值：内部为5．76，中部为4．7O，外部为1．8。程进

7、行了拍摄。表4为不同条件下实测的K值。从表4可为了模拟渣铁在焦层中的流动状态，分别选看出，不论初始分布如何，液体在填料中的分布都用不同粒径的玻璃球(Gs)、塑料球(Ps)、空心球与液体流量基本无关。试验中还发现，液体在填(Hs)和不规则形状的裹蜡碎焦(Cc)作为固体填料表面并不是完全润湿以液膜的形式流动，液流充料，用水(wA)，ZnC1。(ZN)溶液作为液相，其也不会因为流量小而呈散滴状，而是在填料单元物理性质分别见表1和表2。对所有填充物和液问不断地合并和分散，以所谓的溪流形式流动。体的组合都进行了试验，液流的表观速度范围为液体流动的路径

8、也不是随机的，总是沿着一些稳0．02～0．14mm／s。定的路径流动，这种现象与LeGoff和Lespinase表1填料的物性参数提出的“优先路径流动机理”模型l1相一致。当Ta