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1、浅析干熄炉内循环气流压力分布,宝山钢铁股份有限公司炼铁厂,2013年9月23日,余国普 曹银平 程乐意,目 录,1.前言 2.干熄炉冷却段气流分布 2.1干熄炉冷却段循环气体流量分布 2.2干熄炉冷却段循环气体速度分布 3.干熄炉内影响气流压力分布因素分析 3.1干熄炉内循环气体压力分布规律 3.2冷却段内焦炭层对循环气体分布的影响 3.3斜道出口调节砖摆放对循环气体分布的影响 4.结论,前言,干熄焦循环系统是一个密闭的循环系统，简单来分，从风机出口到干熄炉出口为正压段，一次除尘到风机入口为负压段，相对于一般工艺系统的温度和压力场，干熄焦循环系统有着其自身的特殊性。在整个循环系统中，干熄炉为一
2、个典型气-固两相接触的移动床。,干熄炉冷却段气流分布,2.1干熄炉冷却段循环气体流量分布,干熄炉冷却段内焦炭流十分复杂，对循环气体流量分布差异主要体现在斜道出口部位。宝钢75t干熄焦共有32个斜道，呈两两对称分布，选择2#、8#、11#、14#、19#、31#共6个斜道为代表进行测量，得出气体流量分布如下：,干熄炉冷却段气流分布,靠近集合烟道附近分配流量少，而远离集合烟道处的分配流量多。 不同斜道之间流量差距在34倍，该现象与要求干熄炉冷却段内实现均匀冷却存在显著差异，而且测量结果显示分配流量大的斜道其气体温度反而高。 流量分布对称性却不强。,宝钢干熄炉斜道调节砖的摆放示意图,干熄炉冷却段气流
3、分布,在斜道出口，影响循环气体流速度的因素有斜道出口流通面积及单个斜道气体流量大小。通过现场测试发现，尽管靠近集合烟道处的斜道气体流量不大，但其流通速度相对要高于远离集合烟道的斜道，最大的2#与最低的19#两者相差2倍。,2.2干熄炉冷却段循环气体速度分布,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,在干熄炉内，不仅有焦炭和气体的机械运动，同时还有焦炭与气体之间的热交换过程和载气与焦炭之间的化学反应过程。,3.1干熄炉内循环气体压力分布规律,3.1.1 干熄炉冷却段阻力分布分析,从干熄炉入口至循环烟道阻力分为以下三段: 风机出口到干熄炉底部风帽出口为一段，其阻力包括送风管道与局部转弯、风帽出口阻力等；
4、气体通过焦炭填充床层孔隙流动阻力； 冷却室顶部气体汇集、沿斜道流动进入环型烟道阻力。,（1）干熄炉入口循环气体参数 风量Q循环气体为104km3/h，排焦温度T2为137（测试的是气体温度），出口风压3524Pa。 （2）床层特征参数 孔隙率0.59，高度7.62m，直径6.36m，床层平均温度500；床层平均阻力为290Pa/m； （3）斜道特征参数 当量直径0.516m，沿程长度2m，进出局部阻力系数1.5,直管阻力系数0.08。 （4）测试数据 斜道出口平均速度18.59m/s，平均吸力223Pa。,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,床层总阻力:,斜道流动阻力：,风机输送与风帽分布阻力:
5、,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,干熄炉冷却段压力分布,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,宝钢干熄焦循环系统压力最重要的控制参数为预存段顶部压力设置为零，所以该处压力决定了整个干熄炉在高向上压力分布如下：,系统的零位点一直位于斜道内部.零压面越趋于一个平面，在一定的斜道口的调节砖摆放方式下，各斜道风量的分布越均匀，与此同时，焦炭床层内气流分布也越均匀，焦炭被冷却的效率就越高。,3.1.2 干熄炉高向压力分布分析,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,斜道出口吸力受三个方面变化的影响， 冷却段上升循环气体的压力与风量； 冷却段上升循环气体的温度，温度升高将迫使气流速度加快，由此将增加斜道内流动阻力
6、，从而增加斜道的负压程度， 斜道部位调节砖的摆放情况。,3.1.3 斜道出口吸力分析,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,3.2.1 焦炭层的孔隙率变化对气流分布的影响 在相同焦炭层厚度的情况下，冷却室内焦炭层孔隙率越低，形成的阻力就越大；冷却室内焦炭层孔隙率越高，形成的阻力就越小。从压降来说，焦炭层孔隙率越低，经过冷却段的气流压降就大。而影响冷却室内焦炭层孔隙率因素有两方面， 一是焦炭的粒级分布情况，例如焦炭粒度大小越不均匀（焦层中焦粉含量较高），则焦炭层的孔隙率就越低； 二是预存段料位情况，预存段料位越高，使冷却段焦炭层负重就越大，焦炭层的孔隙率就越低。,3.2冷却段焦炭层对循环气体分布的影
7、响,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,3.2.2 焦炭层的厚度对气流分布的影响 焦炭层厚度对气流分布的影响有两个方面，一是厚度小，产生的阻力就小，形成的压力降就小；二是厚度小，焦炭孔隙间的气流途径复杂度也会降低，气体流向会有所改变。 随着焦炭层厚度降低至斜道口下方或更低时，循环气体在焦炭层中的流动特征不仅是所受阻力大幅度降低，同时气流途径也将有所变化：,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,3.2.3 焦炭层偏析对气流分布的影响 当冷却室内的焦炭流发生偏析时，其反映的特征是T3和T4温度发生偏析，即同一横截面上（T3或T4测点截面处），某一区域温度要明显高于其它区域温度，如下，区域4中的焦炭温度明
8、显高于1、2和3区域焦炭的温度，一般判断是区域4中焦炭流速明显较区域1、2或3快引起。,干熄炉内影响气流压力分布因素分析,斜道口调节砖的摆放主要是为了改变斜道部位的阻力，以保证每个斜道处流过的气体流量相同。然而不同的斜道口调节砖的摆放方式是不同的，这导致在每个斜道处流过的气体流量相同时，气体流速就不同，产生的压力降也就不同。因此调节砖的摆放主要为了达到以下两个目的。一是保证各斜道处流过的气体流量尽量相同，二是保证各斜道入口处压力尽量相同。,3.3斜道出口调节砖摆放对循环气体分布的影响,循环气体在干熄炉冷却段短路流向示意图,干熄炉内循环气体零位点一直位于斜道内部，而冷却室上部零压面控制是各斜道风
9、量均匀分布的基础。零压面越趋于一个平面，在一定的斜道口的调节砖摆放方式下，各斜道风量的分布越均匀，与此同时，焦炭床层内气流分布也越均匀，焦炭被冷却的效率就越高。 对干熄焦来说，冷却室内焦炭下移最好的运动状态是焦炭整体下移。当发生焦炭流速偏析时，就意味着在冷却室内纵向上存在着焦炭界面，即快速下移的焦炭层与慢速移动的焦炭层之间存在界面。当焦炭层内部出现界面时，在一个截面上，阻力最小的部位便是在界面处，因此逆向的循环气体穿过这层焦炭时，较大比例的风量将从界面中穿过，而非均匀地穿过焦炭层。也就是说，焦炭流的偏析结果也将造成循环气体流向的偏析。 导致焦粒被吹出斜道最主要的原因是斜道入口部位气流速度过高引起，而非单纯的是斜道出口处负压太高引起。,结 论,THANKS!,
