4.2. Влияние параметров гидродинамического режима ванны на зффек- тивность вовлечения твердых частиц в барботажные столбы

Л-тя процесса Ромелт важно, чтобы гидродинамический режим шлаковой ванны обеспечивал интенсивное вовлечение уюльных частиц на всем протяжении барботажных столбов, так как это обеспечивает полноту использования дутья и хорошую теплопередачу от барботажных столбов шлаковой ванне.

При физическом моделировании исследовали влияние параметров гидродинамического режима ванны на содержание модельных частиц фракции 0.5- 1,25 мм внутри барботажных столбов на двух характерных уровнях: нижнем, в иже ввода дугья в ванну (рис. 23. поз. 1) и верхнем, на уровне примерно поло-вины высоты барботажного столба (рис. 23, поз. 2).

Рисунок 23. Локализация отбора проб в барботажных столбах

а - вид сооку; о вид сверху: в - вид на торцевую стенку А1. Л2, Б1, Б2 позиции отбора проб; 1,2- уровни отбора проб

В опытах варьировали высоту ванны: 20, 40 и 80 мм. а также расход дутья на фурму - 37,5 л/мин и 48,45 л/мин.

/ бирботажныл

В торцевых зонах ванны при любом режиме продувки содержание частиц существенно выше, чем в остальной ванне. Поэтому исследовали эффективность захвата частиц как в струи центральных фурм (поз. В, рис. 23) , так и крайних фурм, расположенных у торцевых стенок модели (поз А).

Полученные в опытах данные представлены в виде графиков на рис. 24-27. —¦—А1 -#-А2

-#-Б2

расхшупд - 48,75 л'ыин на 1 фурму

-0-А1 -В-А2 —-г-Б1

-в-Б2

расхитил - 375.тмин на 1 фурму

2 4 6 8

Общее содержание частиц в ванне (Себв)> % масс-

Рису нок 24. Влияние количества частиц в ванне на их содержание в барботажных столбах (уровень жидкости над фурмами 20 мм. расходы дутья 37.5 д'мин и 48,45 л/мин I

Из рис. 24-26 видно, что во всем диапазоне содержаний модельных частиц в жидкости с увеличением высоты ванны над фурмами (при одинаковом расходе дутья) содержание частиц в верхней части барботажного столба центральной фурмы (поз.

л мин н8

-«-А1 -В-А2 -Й-Б1 -6-Б2

расюд лугья - 57,5 л'мии на I фурму

• _ » — —ф ¦ J —<9—- —*— —9

—* —"Л ф— —S— — 5 U Общее содержание частиц в ванне (Со&л), % масс.

' Рисунок 25. Влияние количества частиц в ванне на их содержание в барботажных столбах (уровень жидкости над фурмами 40 мм, расходы дутья 37,5 л/мин и 48,45 л/мин)

4 6 8 10

Общее содержание частиц в ванне (Совщ), % масс.

Рисунок 26. Влияние количества частиц в ванне на их содержание в барботажных столбах (уровень жидкости над фурмами 80 мм. расходы дутья 37.5 .тмин и 48.45 л/мин)

рас.ч>д;$тья - 373 ;»'мин га I фурму

-Ф-А1 -§—А2 —А—Б1

-#-Б2

расхитил - 48,75 Л'.ЧИН

to 1 фурму —

-6-А2 -Й-Б1

52 Для наглядности на рис. 27 приведены конкретные зависимости влияния высоты панны (при постоянном расходе дутья на фурму 37.5 л/мин) на содержание частиц в поз. Б2 при малом насыщении суспензии (C,.fM, = l% (масс.)) и в режиме существования сплошного слоя чаешц на поверхности ванны (СЛ„;- 9%).

В обоих случаях увеличение высоты ванны в два раза (в сравнении с базовым вариантом) приводит к одинаковом}, уменьшению содержания твердых частиц в верхней части барботажных столбов - в 1.37 раза. При ном содержание частиц в барботажных сюлба.х на уровне фурм с увеличением высоты ванны существенно не изменяется.

Эффективность захвата частиц в барботажные столбы невозможно анализировать в отрыве от данных о распределении частиц в остальной ванне. Сопоставление с данными раздела 4.1. о распределении модельных частиц вне барботажных столбов почки отбора проб вне барботажных столбов представлены на рис. 15) показывает, что в барботажных столбах их содержание ниже, чем в остальной части ванны. Это различие более выражено в верхних горизонтах ванны.

Так, при С,-,-,, = 1 % (масс), высоте ванны 40 мм и расходе дутья на фурму 37,5 л/мин содержание частиц в верхней части барботажного столба центральной фурмы было в 7,7 раз меньше, чем в области поверхностного слоя ванны в поз.

.Анализ рис. 24-26 показывает, что содержание частиц в верхней части барботажных столбов центральных фурм при увеличении насыщенности суспензии от i до 9°о (ог массы жидкой ванны) возрастало незначительно (не более чем на 15-20%), а на уровне фурм практически не изменялось.

При увеличении расхода дутья с 37,5 л/мин до 48.75 л/мин содержание частиц в барботажных столбах на уровне фурм изменяется очень слабо (рис. 25), что соответствует практическому постоянству содержания частиц в ванне (поз. 1, 2, 4, рис. 15) на этом уровне (раздел 4.!.). 0,8

0.7 -

0.6

0,5

и

о g

? 0,4

х я ю

| 0.3

и 10 20 30 40 50 60 70 80 90

30 40 50 60 70 80 90 Высота ванны над фурмами, мм -*-Б1 -В-Б2

Рисунок 27. Влияние высоты ванны нал фурмами на содержание частиц в бароо- тажных столбах (поз. Б1. Ь2. расход дутья 37,5 л-'мин) при С0бui= а> 1 б>Q %

Увеличение расхода дутья влекло за собой незначительное (часто не превышающее ошибку опыта) снижение содержания частиц в верхней части барботажных столбов (рис. 24-20).

Содержание частиц в нижней части барбогажного сюлба у фурм, ближайших к торцам модели (в поз. Л1). всегда несколько выше (примерно в 1,2-1,3 раза), чем в аналогичной позиции в барботажном столбе центральной фурмы В! (рис. 24-26). При увеличении расхода дутья до 48,75 л/мин, содержание частиц в барботажных столбах в пот. Л1 практически не изменялось (снижалось от 0,36% до 0,30%).

Содержание частиц в верхней части барботажных столбов у крайних фурм (поз. А2). как и для поз. А1. всегда было выше (также примерно в 1,2-1,3 раза), чем в аналот ичной позиции в барботажном столбе центральной фурмы Б2 (рис. 24-26).

Увеличение интенсивности продувки приводило к незначительному снижению содержания частиц в верхней части барботажных столбов фурм, расположенных у торцов модели.

В разделе 4.1 показано, что при использовании модельных частиц средней и мелкой фракций при высоте ванны 80 мм и расходе дутья 48.75 л/мин при всех примененных в опытах насыщениях суспензии режим блокировки поверхности сплошным слоем частиц не наблюдается. На этом основании рекомендовано одновременно повысить высоту ванны, расход дутья и количество утля в ванне. На основе данных, представленных в настоящем разделе, рассмотрим, как это может отразиться на вовлечении частиц в барботажные столбы.

Сравним эффективность вовлечения модельных частиц в барботажные столбы при С0|-,ш = 5-9%. в этом, более оптимальном варианте гидродинамическою режима, и в «базовом» варианте (с расходом дутья 37,5 л/мин, высотой ванны 40 мм и обычным для процесса Ромелт С0,„„^ 3% (масс.)). Из рис. 25 видно, что при режиме но «базовому» вариашу в верхней части барботажных столбов в центральной части ванны содержание частиц составляло 0,6%. Во втором варианте (рис. 26). при Сс.;„ .= 5-9%, оно составляло около 0,4% ((09-0,42%), т.е. было меньше в 1.5 раза. Качественно оценим, как переход от ба^овою к более оптимальному режиму повлиял на общее количество частиц, находящихся в барботажных столбах.

При увеличении высоты ванны в два раза общее количество частиц в соот- вектвенно увеличенном объеме барботажного столба (бе* учета ею увеличения из-за увеличения расхода дутья, т.е. оценка по минимальному пределу) увеличивается в 1,33 раза:

->

^ " =1.33*»!, (70)

Таким образом, при работе печи с повышенной производительностью (в разделе ^.1 для этого предложено одновременно увеличить расход дутья и высоту ванны, и работать при С,^,-5-9%) в барботажные столбы будет поступать дос та-очное количество угля.

Главная проблема при работе печи с высокой производительностью обеспечение надежного возврата тепла от дожигания при значительном увеличении количества печных газов, выделяющихся из ванны - нуждается в специальном исследовании.

При использовании печи в режиме иногенерагора можно также рекомендовав повысить расход дутья на фурмы и увеличить высоту ванны. Это позво- ли 1 работать с более высокой производительностью, пропуская дутье через более юлеIый слой шлака без опасности пробоя ванны. Последнее недопустимо для 1ех11ологии, поскольку может привести к резкому снижению эффективности захвата учля в струи кислородовоздушного дутья и, соответственно, к неполному использованию кислорода

Таким образом, на основании результатов проведенных исследований можно сделать следующие качественные выводы: в барботажных столбах содержание модельных частиц ниже, чем в остальном объеме ванны. Это различие более выражено в верхних горизонтах ванны;

во всем диапазоне содержаний частиц в жидкости с увеличением высоты ванны над фурмами (при одинаковом расходе дутья) содержание частиц в верхней части барботажных столбов центральных фурм уменьшается, а на уровне фурм практически не изменяется;

содержание частиц в верхней части барботажных столбов центральных фурм слабо возрастает при увеличении количества частиц в ванне и практически не изменяется на уровне фурм;

при увеличении расхода дутья содержание частиц в верхней части барботажных столбов незначительно снижается, а на уровне фурм практически постоянно;

содержание частиц в барботажных столбах фурм, расположенных у торцов модели, на обоих уровнях отбора проб несколько выше, чем у центральных фурм и с увеличением количества частиц в ванне практически не воз- рас 1 ас т;

наибольшее общее количество час;иц, находящихся в барботажных столбах. соответствует режиму с интенсивной продувкой (48.75 л.'мин) наиболее высокой ванны (80 мм над фурмами), что подтверждает рекомендацию раздела 4.1.