<<
>>

4.4. Моделирование влияния вязкости шлака на структуру суспензии

В процессе Ромелт при работе на различном железосодержащем сырье, теоре-тически, могут образовывайся шлаки с вязкостью, изменяющейся в очень широком диапазоне- от 0,1 Па*с до 20 Па*с. На опытных плавках вязкость шлаков составляла 0.1-0,8 Па*с, поведение угля в шлаках с вязкостью вне границ этого диапазона не ис-следовано.

В настоящем разделе приведены результаты физического моделирования изменения структуры суспензии, происходящего при значительном изменении вязкости жидкости, в более широком интервале, чем это было исследовано на опытных плавках.

В предыдущих сериях экспериментов (разделы 4.1.-4.3.), вязкость имитирующего шлак раствора составляла 0.0018 Па "с и соответствовала вязкости шлака -0.4 11а * с (пересчет с использованием (56)). В настоящем разделе исследовали струк- :уру суспензии при трех вязкостях модельной жидкости:

Низкой вязкости - 0,001 lla'c (вода, платность 1000 кг.'м'). которая соответствует вязкости шлака 0,23 Па*с;

Средней вязкости - 0.0018 Па*с (20%-ный водоглнцериновый раствор (см. раздел 3.1.)), которая соответствовала вязкости шлака -0,4 Па+с («базовая» модельная жидкость);

Высокой вязкости - 0,01554 Па*с: (65%-ный раствор глицерина в воде, плотность 1165 KI'/SI ), которая соответствует вязкости шлака 3 Па*с.

Исследование провели в условиях базового гидродинамическою режима: диаметр фурм быт равен 4,4 мм, расход дутья на 1 фурму - ^7,5 л/мин: уровень жидкости над фурмами - 40 мм. Пробы отбирали из поверхностного слоя ванны и с уровня фурм в центральной части ванны (поз. 1. рис. 15). Содержание частиц в ванне I.Cotui) варьировали от 1 до 9% от массы слоя барботируемой жидкости. Использовали модельные частицы 3-х фракций: 0.00-0,50; 0.50-1,25 и 1,25-2,00 мм. Полученные экспериментальные данные, представили в графическом виде. На рис. 30 и 31 показаны примеры зависимости содержания в поверхностном слое и на уровне фурм частиц трех применявшихся фракций от вязкости жидкости при общем содержании частиц в ванне С\Сч_ ~ 1%. 3% и 9% (от массы жидкости). Из этих рисунков следует, что при любых насыщениях суспензии при переходе от раствора со средней вязкостью («базового») к малопязкой модельной жидкости (вода) наблюдается заметное возрастание эффективности замешивания (независимо от размеров частиц).

При матых значениях С.'^,, (1% и 3%). характерных для опытных плавок на печи Ромелт, переход от базовой модельной жидкости к воде приводил к существенному снижению содержания твердых частиц в поверхностном слое, особенно для частиц средней фракции: в 1,9 раза (при С,1|1и ^ I %) и в 1,8 раза (при С^ц, =3%).

При этом содержания частиц на уровне фурм (рис. 31) существенно увеличивались. То есть существует критическое значение вязкости (~0,0015 Па*с, что отвечает вязкости шлака около 0,35 Па*с) ниже которого эффективное ть замешивания значительно возрастает. Это можно объяснить следующим.

Сила, увлекающая частицу втлубь ванны (сила сопротивления) зависит oi вязкости и скорости движения жидкости. Очевидно, чем больше вязкость, ICM больше сила сопротивления, действующая на частицу со стороны омывающего потока Действие этой силы должно приводить к более эффективному замешиванию частиц. С другой стороны, чем выше вжкоаь жидкости, тем интенсивнее в ней диссипация кинетической эперпш в тепловую.

;>го означает, что при неизменном расходе дутья на продувку, скорость циркуляции жидкости в системе при увеличении вязкости жидкости снижается В свою очередь, снижение скорости омывающего частицу потока уменьшает силу сопротивления, что приводит к снижению эффективности замешивания частиц в обьем ванны. По-видимому, наличие критического значения вязкости (-0,0015 Па*с) вызвано сменой преобладающего фактора, определяющего реальное распределение частиц по высоте ванны.

Данные, представленные на рис. 32 и 33 подтверждают, что при использовании наиболее вязкого раствора (при всех насыщениях суспензии и размерах частиц) эффективность замешивания частиц в объем ванны наименьшая.

Исходя из сказанного, можно рекомендовать вязкость шлака в печи Ромелт в диапазоне 0,2-0,4 Па*с; повышение вязкости шлака выше 3,0 Г1а*с нежелательно (расчет конкретного значения вязкости шлака для рекомендуемого в работе гидродинамического режима печи Ромелт дан в главе 6).

Из данных, представленных на рис. 34а видно, что при работе на самом вязком растворе при С,г,.,'-5% использование более крупных частиц приводит к увеличению

О 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0.014 0.016 0,018

02 0.004 0,006 0,008 0,01 0.012 0.014 0,016 0.018 Вязкость жидкости, Па*с

-0,00-0,50

-2,00-2,50

фракция частиц, мм -•-0.50-1.25 Рисунок 30. Влияние вязкое.и жидкое,и на содержание частиц в поверхностном слое, при : а) 1 %, б) 3 %, в) 9 %

О П0,002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 Вязкость жидкости. Па*с

фракция частиц, мм —¦-0.66-0,50 -В-0.50-1,25 -А-2,00-2.50

Рисунок 31. Влияние вязкости жидкости на содержание частиц на уровне фурм при С„(.л: а) 1 %. 6)3%. в) 9%

-¦— ц= 0.01554 11аЧ(65%-ый водоглицериновый р-р) -•-ц=0,0018 Па*с (20%-ый водоглицериновый р-р) -А-ц-0.001 Па*с (вола)

Рисунок 32. Влияние количества частиц в ванне (С,„-,ш) различных фракций на их содержание в поверхностном слое при изменении вязкости жидкости а) 0,00-0.50 мм; б) 0,50-1,25 мм; в) 1,25-2.00 мм

3 с.

v

к

2.

с.

с

1 2 3 4 5 6 7) Общее содержание частиц в ванне (Co&u.). % масс.

-¦— ц= 0.01554 Па*с (65%-ый водоглицсриновый р-р)

-¦—цг 0.0018 Па*с (20%-ый водоглицсриновый р-р)

-А—ц= 0.001 Па*с (вода) Рисунок 33. Влияние количества частиц в ванне (С..^,) различных фракций на их со держание на уровне фурм при изменении вязкости жидкости а) 0.00-0.50 мм; б) 0.50-1.25 мм; в) 1,25-2.00 мм фракция частиц, мм -¦-0.50-1.25

Общее содержание частиц в ванне

Рисунок 34. Зависимость содержания частиц различных фракций в поверхностном слое от их общего количества в ванне при различной вязкости жидкости

а) ц= 0.01554 Па*с (65%-ый водоглицериновый р-р);

б) ц= 0.0018 Па*с (20%-ый водоглицериновый р-р);

в)ц= 0,001 11а*с (вода)


0 1 ; 3 4 5 6 7 8 9 10
ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ЧАСТИЦ В ВАННЕ (С^). % МАСС.
0,5 - фракция частиц, мм 0,00-0,50 -»-0,50-1.25 -А— 2.00-2.50

Рисунок 35. Зависимость содержания частиц различных фракций на уровне фурм от их общего количества в ванне при различной вязкости жидкости

а) р17 0,01554 Па*с (65%-ый водоглицернновый р-р);

б) 0,0018 Па*с (20%-ый водоглицернновый р-р);

в |.и=0,001 Па*с (вода)

насыщенности суспензии в поверхностном слое. При С,^„(>5% меньше всего этот слой насыщается при использовании частиц средней фракции. Та же закономерность в строении суспензии в поверхностном слое ванны проявляется при работе на менее вязких растворах (рис. 346. 34 в). но кршическая величина при этом увеличивается Для 20%-ното водоглицериновою раствора она составляем -6%, а для воды - С,.;,, >8%.

Обнаружили, что, независимо от вязкости жидкости, при использовании частиц самой мелкой фракции при максимальном C\,:i!„их содержание на уровне фурм было выше, чем при С„„и=1% (рис. 35а). Возрастание насыщенности суспензии приводит к уменьшению содержания частиц на уровне фурм только при использовании частиц крупной фракции (рис. 35в).

Из рис. 35а также следует, что при использовании наиболее вязкой жидкости (65%-ното водотлицериновога раствора) при С05,ц>5% эффективность замешивания частиц на уровень фурм возрастает с уменьшением используемой фракции модельных частиц. Та же закономерность в строении суспензии на уровне фурм проявляется при работе на менее вязких растворах, но критическая величина Cc0j при этом уменьшается. Для 20%-ного водоглицеринового раствора она составляет Ссс._,-3%, а для воды - С\т5ш "2% (Рнс- 356,35в).

Из рис. 34 и 35 следует, что при любой вязкости раствора при больших насыщениях суспензии эффективнее замешиваются в объем ванны частицы мелкой и средней фракций.

Полученные в данном разделе результаты позволяют сделать следующие основные выводы:

наилучшая эффективность замешивания частиц всех фракций в объем ванны достигается при вязкости жидкости 0.0010-0.0015 Па*с (что соответствует вязкости шлака менее 0,2-0,4 Па*с). При больших вязкостях жидкости эффективность замешивания снижается;

при любой вязкости жидкости эффективно замешиваются в объем ванны частицы мелкой и средней фракции.

<< | >>
Источник: КОЛЕСНИКОВ ЮРИЙ СЕРГЕЕВИЧ. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ШЛАКОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ В НИХ ЖЕЛЕЗА С ЦЕЛЬЮ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ. 2006

Еще по теме 4.4. Моделирование влияния вязкости шлака на структуру суспензии:

  1. 15. Сущность и структура политической системы общества.
  2. 1.1.2 Капиллярно-защемленная остаточная нефть
  3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  4. ВЫВОД СОВОКУПНОСТИ КРИТЕРИЕВ ПОДОБИЯ ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ШЛАКОУГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ В ПРОЦЕССЕ РОМЕЛТ
  5. 3.1. Параметры фигичсской модели
  6. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ШЛАКОУГОЛЬНОЙСУСПЕНЗИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
  7. 4.1. Влияние на структуру суспензии расхода дутья, высоты ванны, фракционного состава и общего содержания частиц в ванне
  8. 4.3. Влияние диаметра фурм на структуру суспензии
  9. 4.4. Моделирование влияния вязкости шлака на структуру суспензии
  10. 4.5. Структура суспензии при наличии на поверхности ванны «сплошного слои» HI твердых частиц
  11. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ
  12. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  13. СОДЕРЖАНИЕ
  14. Глава 4. Роль шлаковой ванны и свойства шлаков
  15. Теплообмен ванны с охлаждаемыми элементами, расположенными выше уровня шлака
  16. Влияние диаметра фурм на структуру суспензии
  17. Моделирование влияния вязкости шлака на структуру суспензии
  18. § 1. Влияние судебной практики на оптимизацию структуры кодифицированных актов
  19. ВЛИЯНИЕ ПРОТОЧНОГО ОЗЕРА НА СТРУКТУРУ ЗООБЕНТОСА РЕКИ (НА ПРИМЕРЕ оз. КЕДРОЗЕРА, р. ЛИЖМЫ, БАССЕЙНА ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА)
  20. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ (SALMO SALAR) БАССЕЙНА БЕЛОГО МОРЯ, ВЫЯВЛЕННАЯ С ПОМОЩЬЮ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ МАРКЕРОВ[2]