流体转杯离心粒化特性试验

 针对高温熔融高炉渣转杯粒化技术,为了探索离心粒化过程中熔渣颗粒形成的机理及熔渣体流量、转杯转动速度等参数对颗粒粒径的影响,以水为粒化试验工质,以直径110 mm的转杯为离心粒化器,开展了离心粒化可视化试验。研究了工质在转杯表面的流动和在转杯边缘形成液丝、液丝断裂成液滴的机理,以及液丝长度、顶端液滴粒径随时间的变化趋势;基于图像处理技术分析了转杯转速、工质流量对粒化液滴的粒径分布和平均粒径的影响规律。结果表明：转杯表面液膜在转杯边缘形成若干凸起,并沿转杯运动的切线方向延伸形成液丝,液丝长度随时间呈线性变化关系,液丝顶端液滴粒径基本保持不变;随着工质流量降低和转杯转速升高,液滴平均粒径呈减小趋势,液滴速度接近转杯圆周速度。     

工业熔渣离心粒化数值模拟

针对熔渣离心粒化过程,采用VOF法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明：同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长与尖端直径的比值、破碎长度均更大;不同转速下,同种熔渣破碎波长与尖端直径的比值趋于一致,破碎长度与尖端直径的比值与韦伯研究的结果相似;铜渣和高炉熔渣粒化产生的颗粒粒径均随转速的增大而减小,与高炉熔渣相比,铜渣在粒化过程中可以获得大量更小尺寸的颗粒;随着转速的增加,铜渣的平均粒径变化较小,更有利于从高温颗粒中回收余热.     

转杯离心粒化熔融高炉渣数值模拟

 在转杯离心粒化熔融高炉渣的过程中,熔渣在转杯施加的离心力的作用下沿转杯内壁形成液态渣膜,其在转杯边缘处的厚度将直接影响渣液离开转杯后破碎和冷却所形成的固体渣粒的粒度。因此,为了探究相关参数对转杯边缘炉渣液膜厚度的影响规律和渣膜厚度与渣粒平均直径之间的定量关系,采用带自由表面多相流的CFD数值模型对液态高炉渣在高速旋转的转杯上的流动行为进行了模拟研究,特别是对影响转杯边缘渣膜厚度的关键参数的作用进行了分析。结果表明,转杯转速和熔渣流量对渣膜厚度的影响最为显著,是转杯离心粒化技术的重要操作参数;渣粒直径则随着渣膜厚度增大而接近线性规律增大。     

高炉渣干法轮式粒化半工业试验

设计了高炉渣干法粒化轮式粒化器和炉渣竖式冷却器,并开展了600 kg/h规模的干法轮式粒化半工业试验。研究了轮式粒化器转速、雾化冷却水量等关键参数对炉渣粒化颗粒粒径分布、球形度、颗粒玻璃体含量等结果的影响,掌握了高炉渣干法轮式粒化设备的最佳运行参数,为后续工业试验提供了良好基础。试验结果表明,粒化器转速为1 400 r/min、冷却水量为40 L/h时,粒化颗粒的球形度良好,94%以上粒径均小于5 mm,玻璃体含量大于95%。     

硅铁合金离心粒化工艺

提出采用多孔转杯作为粒化器的硅铁合金离心粒化工艺。为了研究该工艺的可行性,采用不同转杯开孔孔径和转速对硅铁合金进行粒化试验并对试验后所形成的颗粒进行分析。结果表明,通过该工艺可得到球形度好、粒度均匀可控的合金产品,同时避免小于1 mm的细小颗粒产生;在本试验条件下采用开孔孔径为12 mm的转杯,转速为100～200 r/min得到颗粒平均粒径在10 mm左右,结果最佳;粒化后硅铁合金颗粒粒径为10～13 mm的硅铁合金吸氧率和氧化率分别为0.5%、0.14%,满足目前工业要求。     

水口倾角对150 mm x380 mm矩形坯结晶器流场的影响

为减少矩形坯角裂、漏钢等缺陷,提高铸坯质量,进行改变浸入式水口出口倾角角度以优化结晶器流场的研究。通过Fluent软件,对150 mm×380 mm矩形坯结晶器钢液流动和凝固耦合过程进行数值模拟,得出水口倾角（15°~30°）对表面流速、表面湍动能和冲击深度的影响。结果表明,随水口倾角增加,平均表面流速下降,冲击深度增加,有利于稳定液面;但随倾角增加,液面波动小,不利于钢液搅拌和夹杂物去除,下部回旋区过低,坯壳变薄,容易产生漏钢;综合得出,150 mm×380 mm铸坯的水口倾角宜为25°。应用结果得出使用优化水口后,铸坯中夹杂物总数减少36%。     

水口倾角对150mm×380mm矩形坯结晶器流场的影响

为减少矩形坯角裂、漏钢等缺陷,提高铸坯质量,进行改变浸入式水口出口倾角角度以优化结晶器流场的研究。通过Fluent软件,对150 mm×380 mm矩形坯结晶器钢液流动和凝固耦合过程进行数值模拟,得出水口倾角(15°~30°)对表面流速、表面湍动能和冲击深度的影响。结果表明,随水口倾角增加,平均表面流速下降,冲击深度增加,有利于稳定液面;但随倾角增加,液面波动小,不利于钢液搅拌和夹杂物去除,下部回旋区过低,坯壳变薄,容易产生漏钢;综合得出,150 mm×380 mm铸坯的水口倾角宜为25°。应用结果得出使用优化水口后,铸坯中夹杂物总数减少36%。     

高炉渣干式离心粒化实验研究

针对水冷高炉渣耗水量大、能量未回收、污染重等问题,进行了高炉渣干式离心粒化实验研究。结果表明:(1)高炉渣的玻璃体含量均在95%以上,可以作为水泥原料使用;(2)渣温度高、流量小、粒化盘直径大,粒化后渣粒越小,粒化理想时,88%渣粒径<4.75mm;(3)粒化盘的表面特性影响其粒化效果。其表面光洁度越高,渣粒的粒径越小且均匀,粒化后的渣粒越接近于球形;粗糙的粒化盘易拉出玻璃丝。     

转杯粒化装置中高炉渣颗粒换热特性模拟

针对转杯粒化装置中高炉渣颗粒飞行和撞击壁面的换热过程,采用CFD-DEM方法中的欧拉模型对粒化仓中的气固两相流动和换热进行了三维瞬态模拟,考虑了流体相与固体相之间的动量交换和固体相对流体相的影响,主要研究了不同的颗粒直径、颗粒质量流量和空气进口速度对粒化装置内部温度分布及气固换热效果的影响.结果表明:粒化装置内部的高温...     

宽规格板坯连铸结晶器浸入式水口的数值模拟

利用Fluent计算软件建立三维数学模型对马钢板坯连铸结晶器内钢液的流场和温度场进行数值模拟研究,并进行正交试验,分析了水口浸入深度(150～190 mm) 、水口侧孔倾角(-10°～-16°) 、水口侧孔与中孔的截面积比值(2,2～3.2)对拉速0.9 m/s,230 mm×1800 mm结晶器内钢液流动的影响。研究结果表明,水口浸入深度和倾角对结晶器液面波动F数和凝固坯壳厚度的影响较为显著。对于浇铸断面230 mm×1800 mm的结晶器浸入式水口的最佳工艺参数为:浸入深度170 mm、水口侧孔倾角13°、侧孔出口与中孔面积比2.7。     

转杯粒化工艺高温熔渣换热数值模拟

 转杯粒化器是高温熔渣离心粒化余热回收系统中最关键的部件,它与高温熔渣接触后的换热和温度分布直接影响到转杯的安全运行。由于熔渣温度超过1 500 ℃,现有的试验测温手段受到了很大限制,因此,从数值模拟出发,研究高温熔渣在转杯上流动换热特性以及凝固渣壳的形成规律,结果表明,渣壳厚度与转速呈负相关,转杯表面热流密度以及对应的壁面温度均与渣壳厚度呈负相关,转杯边缘的渣壳厚度最薄,同时温升速率及温度在转杯内部最高。通过在转杯表面设置耐火材料能显著降低转杯不锈钢内部温度,从而起到对不锈钢本体热防护的作用。     

熔融钢铁渣干式粒化和显热回收技术的进展

 分析了钢铁熔渣显热回收的技术难点,因为硅酸盐类炉渣导热系数低而处理温度高,所以换热效果难以保证。介绍了连铸连轧法、滚筒法、搅拌法、风淬法、Merotec法等各种熔渣干式粒化 物理法显热回收工艺和气体重整、煤气化、直接生产产品等化学法显热回收的技术方案。指出效率不高是各种物理法热回收工艺不能工业化的原因。熔渣显热回收技术对中国钢铁工业的节能降耗很有意义。经过分析,离心粒化和化学法回收热能很有发展前途。     

Effect of process parameters on dry centrifugal granulation of molten slag by a rotary disk atomizer

Dry centrifugal granulation (DCG) experiments for blast furnace slag (BFS) were performed by means of a rotary disk atomizer since water quenching method can cr...     

高炉渣急冷干式粒化处理工艺分析

 介绍了3类已经进行过工业试验的急冷干式粒化方法——滚筒法、风淬法和离心粒化(转杯)法，分析了它们的优缺点。对高炉渣急冷干式粒化的节水、节能和环保效益进行了估算，同时指出了急冷干式粒化技术的难点。     

国内外转杯法高炉渣粒化工艺研究进展

目前广泛采用的高炉渣处理工艺为水淬法,既消耗大量的水资源,又没有回收利用高炉渣的余热,同时污染水和大气.转杯法高炉渣粒化工艺属于干法粒化,可以克服水淬法的上述问题.分别介绍了英国、日本、澳大利亚和中国对转杯法高炉渣粒化工艺的研究进展,并展望了转杯法高炉渣粒化工艺的发展前景.     

高炉渣破碎过程的模拟实验研究

针对高炉渣转杯法粒化工艺,用液态石蜡模拟熔渣,研究了转杯转速和石蜡的质量流量对颗粒平均直径及其质量分布的影响规律。结果表明:颗粒的平均直径随转速的提高而减小,随质量流量的增加而增大;高转速下破碎颗粒呈长条形,质量流量对颗粒形状没有影响;提高转速和增大质量流量,都会使颗粒的质量分布均匀。     

高炉渣干法粒化试验研究

转杯法粒化属于干法粒化的一种,这种方法不仅回收了高炉渣的显热,而且节约大量新水,不污染环境。针对转杯法粒化的热态试验,分析了高炉熔渣破碎的粒化机制,研究了转杯边缘线速度和熔渣温度对渣粒平均直径和质量分布的影响。研究结果表明:随着转杯边缘线速度的提高,渣粒平均直径逐渐减小,渣粒向远离转杯的方向分布;当线速度超过6 m/s时,渣粒平均直径的变化随线速度的提高趋于平缓;当熔渣温度在1 400~1 500℃范围内时,熔渣温度对渣粒平均直径和质量分布没有影响。     

高炉渣综合利用现状及发展趋势

介绍高炉渣干法与湿法处理工艺及其余热利用方式的国内外研究和应用现状,评述了底滤法（OCP）、因巴法（INBA）典型的水淬法工艺,重点概括了风淬法、双滚筒法、离心粒化法3种干法处理技术的研究进展和发展趋势。最后得出结论：离心粒化处理工艺在充分利用高炉渣的高品质热源同时,不会产生硫化氢、二氧化硫等有害气体,不会造成水资源的浪费,是今后高炉渣处理工艺的发展趋势。