最新高炉冶炼过程中的动量传输教学讲义PPT课件.ppt

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1、高炉冶炼过程中的动量传输1.前言高炉炼铁过程伴随着复杂的物理、化学变化,目的是将铁矿石冶炼成为合格的生铁。炉料在重力作用下向下运动,与在炉内压差推动下向上运动的高温煤气发生还原反应,生成液态生铁。期间同时伴随着传输过程。2.高炉生产流程及工艺高炉冶炼是将铁矿石还原成生铁的连续生产过程。高炉生产工艺流程如图2-1所示。图2-1高炉生产工艺流程示意图(3)高炉中的软熔带是传递阻力最大的地方，因此要求软熔带应尽可能薄、位置应尽可能低。(4)到目前为止，精确求解高炉中的传输问题尚不可能，只能借助一些经验式或简化或对局部过程、局部问题进行求解。4.高

2、炉中的动量传输高炉中的动量传输最重要的是煤气在固体散料层和固液共、存区的压力降和液泛。4.1煤气流经固体散料层的一般规律4.1.1散料的流体力学特性①孔隙度εε↑→料柱压差ΔP↓④当量直径d′水力学当量直径dS式中：V——料层内物料之间空隙的体积；S——料层内物料的全部表面积；d——散料颗粒的直径。比表面积平均直径de当多种颗粒组成的炉料时：式中：xi——第i级别颗粒的重量分数；di——第i级别颗粒的直径。料块d′↑→摩擦阻力↓、水力学当量直径dS、ΔP↓⑤流体流经散料层时的速度ω式中：ω——煤气的有效平均速度；ω空——空炉速度。ω↑→ΔP

3、↑4.1.2煤气流经散料层的阻力损失由欧根公式：式中：ΔP/L——散料层的压力降梯度(N/m2/m)；μ——气体粘度(Pa·s)；ω空——气体的空炉流速(m/s)；de——颗粒的当量直径(m)；ρ——气体密度(kg/m3)；ε——散料层的空隙率(—)；φ——颗粒的形状系数(—)。第一项代表层流情况，第二项代表紊流情况。4.2炉料下降的条件高炉炉料顺利下降需要具备两个条件:具有下料的空间和炉料下降的作用力。4.2.1炉料下降的空间条件炉料的下降空间主要由三个方面提供。（1）焦炭在风口前的燃烧（2）参加直接还原消耗的固态焦炭、炉料在下降过程中逐

4、渐溶化并成为液相而体积缩小（3）渣、铁排放形成的空间4.3逆流运动中散料的有效重量综上所述,影响炉料自身有效重力的主要因素包含以下几个方面:4.4散料的流态化当ω增大到一定值后，炉料开始松动，散料体积膨胀→ε↑→ΔP不再增加(料柱高度↑，颗粒失去接触面悬浮)进一步增大ω，料层变得极不稳定，越来越多的煤气通过这一局部，会形成气流的局部通道，即“管道行程”→ΔP↓当ω增大到流态化的临界速度时，散料被气流带走→气力输送“管道行程”的生成机理及危害4.5充液散料层的流体力学现象“液泛现象”的危害高度弥散在渣铁间的气泡，使煤气流阻力大大升高；被煤气流

5、吹起的渣铁，在上部较低温度区域，有重新冷凝的危险；渣铁的重新冷凝，一方面将导致料柱孔隙度降低，煤气流动受阻。另一方面，可造成炉墙结厚、结瘤，破坏高炉顺行。防止高炉发生“液泛现象”的对策分析防止高炉发生“液泛现象”的对策:①提高焦炭粒度→Fs↓→f↓(液泛因子)②改善焦炭强度→避免冶炼过程的细粒化→f↓③降低炉渣粘度→η↓→f↓④减少渣量L↓→K(流体流量比)↓⑤减小气流速度υ↓→f↓(高压操作)⑥大力发展间接还原(间接还原不好时，渣中FeO与C反应生成CO→渣体积↑→ω↑→f↑)⑦提高炉渣表面张力(表面张力小，易起泡→渣体积↑→ω↑→f↑)

6、高炉悬料(Hanging)机理的分析炉料下降的有效作用力F＜0，即炉料的有效重量＜煤气流的浮力。最终导致悬料一、概述：刺激性气体是对眼、呼吸道粘膜和皮肤有刺激性的一类有害气体的统称。其中大多属于工业中的原料、副产品或产品，广泛用于许多化工产品的生产过程中，由于刺激性气体具有腐蚀性，在生产过程中常因设备、管道被腐蚀而发生跑、冒、滴、漏现象，外逸的气体通过呼吸道进入人体而引起中毒，亦可因意外事故危害周围人群。这种事故一旦发生，往往情况紧急，波及面广，危害严重，容易引起多人同时急性中毒。严重时污染大气、水源、土壤，形成公害，影响居民健康和农作物生

7、长，易于造成重大的社会影响与经济损失。二、分类：刺激性气体种类繁多，几乎遍及各种工业，但更常见于化工、石化、冶炼、采矿、机械、制药、农药、航天等部门，常见的刺激性气体有：1、酸：如硫酸、硝酸、盐酸、甲酸、乙酸等2、戊酸氧化物：如二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、四氧化氮。3、卤族元素及卤化物：如氟、氯、溴、碘、光气、三氯化磷、三氯氧磷、三氯氧磷、三氯化硼、三氯化砷、有机氟等。4、氨及胺：如氨气、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、已胺等。5、酯类：发硫酸二甲酯，二异氰酸甲苯酯、氯甲酸甲酯等。6、醛类：如甲醛、乙醛、丙烯醛等。7、醚类：如氯甲基甲醚。8、酚类

8、：苯酚、甲酚、硝基异丙烯酮等9、酮类：如乙烯酮、甲基异丙烯酮等。10、金属与类金属化合物：如氧化镉、羰基镍、五氧化二钒，硒化氢、磷化氢、硫化氢等。11、其它：如百草枯、有机磷、臭