ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ШЛАКОУГОЛЬНОЙСУСПЕНЗИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

В данной главе приведены результаты физического моделирования формирования структуры шлакоугольной суспензии при боковой струйной продувке ванны. Необходимость исследования вызвана невозможностью получения на реальном объекте системных данных по структуре суспензии.

На разных этапах освоения технологии на опытно-промышленной печи Ромелт (НЛМК) прошли широкий интервал содержаний ут ля в ванне - or очень низких, когда жидкофазное восстановление железа в продуваемом кислородсодержащим дутьем шлаке было невозможно, до очень высоких, когда уголь концентрировался сплошным слоем на поверхности ванны и блокировал теплопередачу к ней от зоны дожигания (что технологически недопустимо). Отдельные отборы шлакоугольной суспензии показали, что стабильный восстановительный режим, горение и газификация угля в барботажных столбах, тепломассообмен между шлаковой ванной и зоной дожигания, а также интенсивное перемешивание ванны обеспечивались при содержании угля в ванне 1-3% от массы всего шлака [1J. Однако четкого диапазона содержаний угля в ванне, при которых плавка идет удовлетворительно, определено не было. Соответственно. неизвестно, есть ли в этих границах оптимальные режимы. Нет детальног о понимания, что происходит со шлакоугольной суспензией при наступлении режима блокировки углем поверхности ванны. Учитывая сказанное, для комплексного изучения шлакоугольной суспензии процесса Ромелт в настоящей работе провели боль-шую серию экспериментов на физической модели.

В качестве характеристики изменений в структуре суспензии использовали изменения в эффективности замешивания модельных частиц в объем ванны и в барботажные столбы, о чем судили по содержанию частиц вверху и внизу барботируемого слоя, а также внутри барботажных столбов. В работе определили влияние на структуру суспензии следующих параметров:

расхода дутья;

высоты ванны над фурмами;

диаметра фурм;

фракционного состава частиц;

общего количества частиц в ванне;

вязкости жидкости.

Применявшиеся в опытах параметры базового варианта гидродинамического режима и его вариаций были рассчитаны в разделе 3.1.

Были изучены закономерности формирования на поверхности ванны сплошного слоя из твердых частиц (режима блокировки углем поверхности ванны).

На основании проведенных исследований были сформулированы практические рекомендации по совершенствованию конструкции печи и гидродинамического режима процесса, по рациональному фракционному составу угля, его содержанию в шлаковой ванне и вязкости шлака.