高炉下部的液泛和流态化

为了阐明高炉下部是否会发生液泛,模拟高炉滴落带的流动条件进行了气液两相逆流的流体力学实验.将Sherwood液泛图纵坐标的液泛因子乘以密度校正系数解决了密度对液泛速度的影响,并提出了新的液泛图和关联式.新关联方法与实验数据吻合很好.通过比较流化速度和液泛速度大小,提出了在一定流动条件下用来区分液泛和流态化的简图.结果表明,高炉滴落区发生渣的液泛,而不是焦炭床的流态化.     

高炉焦炭层区渣、铁滞留特性的冷态模拟

为阐明高炉下部熔融物的滞留特性,对填料床内液体的滞留量进行了冷态模拟实验研究,考察了液体的粘度、密度和表面张力、填料的粒度和形状及液体的流速等影响因素. 结果表明,液体的粘度越大、表面张力越大、密度越小,则静态滞留量hs越大. 它们的影响程度为密度>表面张力>粘度. 填料的粒度、形状系数和孔隙度越小,则hs越大. 液体流量增加时,hs大的固液组合总滞留量ht仍然较大,因此影响hs的各种因素也是影响动态滞留量hd的主要因素. 得到了无气体流动条件下的hs和hd及气液逆流条件下载点至泛点间ht的计算式,计算结果与实验数据吻合较好. 对于实际过程,不考虑煤气流影响时,高炉内熔融物滞留量的大小由hs决定,焦炭粒度对hs的影响最大.     

TEP系统脱气塔的操作特性与压降实验

针对压水堆核电站TEP系统中的脱气塔,分析其操作特性,建立筛板填料气液并流的实验装置来研究其两相流压降特性,并提出压降预测关联式。结果表明,脱气塔使用的堆叠筛板填料和总体逆流分段并流气液接触方式使得脱气塔结构简单,流体力学性能优良,处理量大;气体单相流和气液两相流的压降与筛板数、气液两相流量和两相之间相互作用有关;压降预测关联式计算值与实测值的误差在10%以内。     

填料塔气液并流接触时压降的研究

以内径72 mm的玻璃吸收塔为主体,分别采用Mellapack-250X型金属孔板波纹规整填料以及Dg16塑料阶梯环散堆填料作为传质媒介。以水-SO2作为研究体系,结合气液逆流接触吸收试验对比分析气液并流接触时填料层压降的情况,并分别考察了气相动能因子F和液气比L/V对填料吸收塔气液并流接触时填料层压降的影响。填料层压降随着气相动能因子F的增大呈指数型增长,随着液气比的增加而升高,并流操作时的影响相对逆流操作时变化幅度较小。通过试验结果拟合出相应压降的关联式,为进一步的工艺设计与优化提供相关依据与理论指导。     

三角形螺旋填料旋转床气相压降特性

为深入了解三角形螺旋填料旋转床气相压降的影响因素及规律,以空气-水为实验物系进行了实验和模型研究。改变气、液流量及转速测定气相压降的实验结果表明,气体流量和转速的增大均使干、湿床气相压降增大;液体流量增大时湿床气相压降先减小,而后基本保持不变;该旋转填料床具有气相压降小、操作弹性大的优点。按照气相压降产生的机理,将其分为局部压降、离心压降、转子外内腔压降和填料主体压降4部分进行模型研究,其中用旋涡理论描述转子外内腔压降、用简化的模型描述填料主体压降是新提出的方法,且所建模型能较好地描述气相压降的规律。     

新型分段进液式旋转填充床气相压降特性研究

作为一种新型过程强化设备,分段进液式旋转填充床充分利用端效应原理对液相进行有效分散和细化,进而强化混合及传递过程。今采用空气-水体系对新型分段进液式旋转填充床气相压降特性进行实验研究。考察转子转速、气体流量、液体流量对分段进液式旋转填充床气相压降的影响规律。实验研究结果表明,分段进液式旋转填充床气相压降随转子转速、气体流量的增大而增大。在低气体流量情况下,随液体流量的增大,气相压降变化不大;在高气体流量下,气相压降随着液体流量的增大而增大。同时,本研究还对转子尺寸大小与分段进液式旋转填充床相同的传统旋转填充床的压降进行了对比研究,结果表明在相同操作条件下分段进液式旋转填充床的压降与传统旋转填充床相比有明显下降。     

立体旋流筛板并、逆流操作时压降的对比研究

立体旋流筛板(TRST)是一种新式穿流型塔板。前期研究均基于气液并流的操作形式,而逆流时的表现尚不明确。因此文章对TRST在并、逆流操作下的压降进行了对比研究,考察不同气液通量、塔板安装位置及安装方式对压降的影响,并测定了逆流操作下的载点及泛点。结果表明:2种操作下,塔板逆向安装时的压降均大于顺向安装;并流时各塔板气液负荷均衡,压降值≤550 Pa。逆流时可将操作域分为低负载区及高负载区。低负载区压降与同范围并流操作时相近;高负载区压降较大,操作域较窄且各板气液负荷不均。受限于液泛的影响,逆流操作时的压降值≤300 Pa。相较于并流操作,逆流操作时气量调节范围至少小45%,液量范围至少小37.5%。综合考虑,TRST更适宜并流操作。     

错流旋转填料床气相压降特性研究

旋转床的气相压降是旋转床工程设计的一项重要指标。笔者利用空气,水系统对错流旋转填料床的气相压降进行实验研究。结果表明：在实验范围内,错流旋转床压降是逆流旋转床的十分之一;对错流旋转床压降影响较大的是转速和气量,与液流量几乎无关。     

等温气液混合器压降研究

实验研究空气-水两相流体通过等径90°T型管混合器进行混合的压降.结果表明,在实验范围内,混合后气液两相混合物的流动流型为环雾流,其压降主要与两股混合物流的动量比有关.根据混合后气液两相混合物的流动流型,模拟计算空气-水系统的压降,计算结果与实验结果较为吻合.利用该计算模型分析气液流量对混合器压降的影响.     

并流旋转床压降与传质特性的研究

利用水-空气系统对并流旋转床的气相压降进行了研究,并与逆流旋转床气相压降进行了对比。研究结果表明：并流较逆流旋转床的气相压降低;并流旋转床的气相压降随气体流量的增大而增大,随液体流量的增大而减小,随转速的增大明显降低;而逆流旋转床的气相压降随转速的增大明显升高。利用水吸收SO2的实验对并流旋转床的传质特性进行了研究。研究结果表明：并流旋转床填料层内各点的体积传质系数随着气体流量、液体流量和转速的增大而增大;填料层半径由70mm增大至90mm时,并流旋转床的体积传质系数迅速增大,而后并流旋转床的体积传质系数随半径的增大而减小。对并流和逆流旋转床填料层内体积传质系数进行了对比。结果表明：填料层半径由70mm增大至130mm时,并流旋转床的体积传质系数较逆流时大;当半径大于130mm后,逆流旋转床的体积传质系数大于并流旋转床的体积传质系数,且随半径增大而增大。根据研究结果,提出了降低系统压降的设想,即并流与逆流旋转床串联操作。     

折流式超重力旋转床液泛和气相压降的实验研究

折流式超重力旋转床是一种新型高效的气液传质设备。液泛和气相压降是超重力旋转床流体力学的重要特征。实验以空气-水为物系,对转子直径为288mm,高度为55mm的折流式旋转床进行了气相压降和液泛实验。实验表明：随着转速和液流量的增加,液泛气速减小,折流式旋转床更容易液泛。气相压降随气量、转速、液量的增加而增大,随气量和转速增大的趋势比较明显,随液量增大的趋势比较缓慢。     

垂直稀相气力输送压降特征实验

对Geldart–D类颗粒在高度为18 m、内径为0.05 m的垂直管道中的稀相气力输送特征进行了实验,结果表明：Klinzing, Mathur, Yang和 Caric等提出的预测关联式可以准确预测fs值,135°上弯头、135°下弯头和45°斜管的压力梯度与垂直管道中的压力梯度之比分别为1.6, 2.0和4.0.     

高炉内炉瘤位置分布对煤气流分布的影响机理

以实际3200 m3生产高炉为研究对象,建立了高炉内煤气流动与传热的二维稳态数学模型,设置中心距模型底面高度为8.4, 10, 12, 15 m的炉瘤,研究其对炉内煤气流动及煤气与炉料间传热的影响. 结果表明,炉瘤位置在一定范围内升高,炉内形成的软熔带顶部位置逐渐降低,根部位置升高,整体高度分别为9.85, 9.25, 8.36和6.92 m,导致焦窗层减少,软熔带透气性变差;径向距中心4 m的截线上炉内总压差依次为171, 174, 179和192 kPa;中心气流相对边缘逐渐减少,在距模型底面高度8 m的截线上中心与边缘的温差依次为742, 549, 429, 318 K.     

高炉煤气洗涤塔的工艺设计特点及应用

对邯钢新区3 200 m3高炉煤气环缝洗涤塔工艺的设计特点进行了阐述,并对过程中出现的故障进行了分析,提出了改进措施。     

新型高炉煤气切圆燃烧的CFD数值研究

针对高炉煤气的特性,用4个双旋流燃烧器分布于炉膛侧壁形成内切圆的方式组织燃烧,用计算流体动力学方法对高炉煤气在燃烧炉内燃烧状况进行了数值模拟。计算采用Realizable k-ε湍流模型和混合分数-概率密度函数(Mixture-Fraction/PDF)法,分析3种不同直径的模型对炉膛内速度场和温度场分布的影响,结果表明在3 MW热负荷下,直径为1.5m的炉膛内速度场和温度场的充满度较好。     

折流式超重力旋转床转子结构对气相压降的影响

折流式超重力旋转床是继旋转填料床之后出现的一种新型高效的气液传质设备.今采用空气-水系统对折流式旋转床进行了气相压降实验,考查了折流式转子结构对气相压降的影响,建立了折流式旋转床干床气相压降的理论模型.实验结果表明:折流式旋转床转子结构对气相压降影响较大,在动静折流圈结构不变的情况下,动静盘垂直间距存在某一最优值,通过实验得到了实验中所用的折流式旋转床的最佳转子高度为90 mm,实验也验证了旋转床设计时采用的等通流面积原则是符合气体运动规律的;干床压降理论模型的计算结果与实验值符合较好,为建立湿床压降模型奠定了基础.     

高炉煤气加热的粗苯管式炉的改进

管式炉是粗苯蒸馏的加热设备,湘钢炼铁厂的粗苯管式炉设计为高炉煤气加热。通过分析管式炉燃烧系统存在的熄火、放炮等问题产生的原因,对粗苯管式炉的煤气火嘴、煤气管道等进行改进,消除了安全隐患,提高了管式炉炉温,为粗苯的生产安全与稳定提供了重要保障。     

变压吸附法回收高炉气中CO的研究

采用载铜吸附剂进行了变压吸附回收高炉气中CO的工业侧线试验 ,考察了载铜吸附剂与 5A分子筛分别用于回收高炉气中CO时的产品纯度和CO的回收率 ,试验结果表明 ,载铜吸附剂对高浓度N2 中的CO有很好的选择性 ,其性能优于 5A分子筛。从技术经济角度分析了两步变压吸附法应用于高炉气中CO回收的可行性、环境效应和经济效益。