攀钢铁水预脱硫喷吹系统管径改造合理性论证

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1、攀钢铁水预脱硫喷吹系统管径改造合理性论证由于攀钢Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ部铁水预脱硫所使用脱硫剂发生变化，但喷吹管径和喷吹参数保持不变，导致喷吹脱硫过程存在诸多不足，主要表现在以下几个方面：（1）脱硫枪位较高客户机吗，根据实测脱硫枪位在1.6~2.3m之间，与外厂距罐底0.3m的枪位相比，明显较高，具体表现在脱硫喷溅较大；（2）脱硫处理时间长，目前Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ部脱硫平均处理时间在22min左右，造成脱硫铁损及温度损失较大。为了减少粉剂单耗、缩短处理时间和降低铁水温降，在脱硫剂配方确定的基础上须对喷粉脱硫工艺进行优化。为此，经过详细分析以及借鉴一些相

2、关实践经验，攀钢提出喷吹管径改造方案：喷吹管径和喷枪内径从32mm减小到25mm，下枪深度从1.2-1.5m增加到2m（铁水液面下），详细参数变化见表1。攀钢Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ部脱硫喷吹系统现行喷吹参数和改造方案中的参数对比见表1。表1攀钢Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ部脱硫喷吹系统现行喷吹参数和改造方案的参数对比喷吹参数喷吹管径及喷枪内径喷吹速度粉气比下枪深度/铁水液面下助吹压力喷吹粉料罐压力现行喷吹参数32mm40~60kg/min20kg/Nm31.2~1.5m0.3MPa0.5MPa管径改造方案的喷吹参数25mm40~60kg/min20kg/Nm32

3、m0.3MPa0.5MPa攀钢在管径改造方案的基础上采用管道阻损经验公式对系统管道压力损失进行了计算，得到系统总压力损失0.33-0.38Mpa，为了进一步验证改造方案中喷吹参数的合理性，即系统输送压力是否满足喷吹要求，为攀钢管径改造提供更多依据，重大脱硫课题组采用管道阻损理论计算公式（即barth压力损失理论）对使用改造方案的喷吹参数时的系统压力损失进行了计算分析。1系统压力损失计算为保证系统输送压力能满足输送要求，即输送压力大于系统各项压力损失，可以将脱硫剂顺利喷入钢液，系统输送压力应至少大于整个系统的各项阻力损失的总和，即管道

4、的阻力损失，熔池静压力、大气压力和料罐出口压力损失之和。计算系统压力损失选取Ⅰ部脱硫工位条件为基础：喷吹管径及喷枪内径25mm，下枪深度铁水液面下2m，喷吹速度50kg/min，粉气比18kg/Nm3，粉气质量比14.4，管道长度30m，管道弯头4个。喷吹管道结构示意图如图1、2所示。大约8米11米3米此处是这样一段直径0.5米的圆弧，不是直角连接此处是这样一段直径0.5米的圆弧，不是直角连接弯头1弯头2图1喷吹管道主视图3米大约8米2.5米1米5.5米这两处都是平滑连接弯头3、4图2喷吹管道俯视图计算系统压力损失如下：1）熔池静压

5、力：按喷枪插入深度2m计算P熔池静压力==7000*9.8*2=1.372*105Pa=0.1372MPa。2）大气压力取0.1MPa。3）料罐出口压力损失为0.05Mpa。4）管道阻损包括管道摩擦阻损和管道局部阻损。管道摩擦阻损计算：管道摩擦阻损根据barth附加压力损失理论，分为气体流动压力损失和脱硫剂流动附加压力损失两部分。通过查阅大量文献发现，Barth附加压力损失理论被广泛应用于计算煤粉管道输送，高炉喷煤的管道阻损，且有很多应用于实际的例子。计算公式如下：（1）（1）式中，为固气质量比，L为管道长度，D为管道直径，为气体摩

6、擦阻力系数，为粉剂摩擦阻力系数。为粉气流速。根据周建刚[1]等人对煤粉气力输送管道压力损失的研究，在固气比40-200kg/kg，管道直径25mm时，水平管的煤粉摩擦阻力系数和弗鲁得准数的关系式为=0.23Fr-0.072，垂直管的煤粉摩擦阻力系数和弗鲁得准数的关系式为：=0.25Fr-0.082。根据经验公式计算=0.0032+0.2208/Re0.237=0.037；=0.23Fr-0.072=0.016；由已知条件计算得：=18/1.25=14.4；；L取30m；D=25mm。将上述已知条件带入（1）式计算得管道摩擦阻损

7、为：管道局部阻损计算：主要是管道弯头阻损。从图1和图2中可以看到喷吹管道有4个弯头。为了方便计算，对4个弯头进行编号1、2、3、4。弯头阻损采取经验公式进行计算，其中，Kb：弯道阻力系数；m：固气质量比；：纯气体流动时弯道的阻力系数；U：粉气流速；：气体密度。弯头1阻损：=(1+0.7*14.4)*0.23*1.25*13.6*13.6/2=0.0002Mpa弯头2阻损：=(1+1.5*14.4)*0.23*1.25*13.6*13.6/2=0.0004Mpa弯头3和4阻损：=(1+1*14.4)*0.27*1.25*13.6*13

8、.6/2=0.0004Mpa总的管道局部阻损0.0004*2+0.0002+0.0004=0.0014Mpa因此，采用改造方案的喷吹参数时的系统各项压力损失之和为然后根据质量守恒方程计算喷枪出口速度，喷枪出口为3孔倒Y型，喷枪内径d1