<<
>>

Рекомендации по совершенствованию гидродинамического режима шлаковой ванны

При приближенном физическом моделировании были воспроиз­ведены основные эффекты, присущие гидродинамическому режиму шлакоугольной суспензии в процессе газификации угля в шлаковом расплаве. Прежде всего, это касается неравномерности распределения твердых частиц по высоте барботируемой ванны (содержание частиц в поверхностном слое ванны модели, как и в реальном реакторе, было в несколько раз больше, чем на уровне фурм).

При повышении количе­ства частиц в ванне модели в суспензии происходила структурная пе­рестройка, выражавшаяся в формировании сплошного слоя частиц на поверхности ванны, что наблюдали при эксплуатации опытного реак­тора. Модель позволила качественно исследовать изменения структуры суспензии в достаточно широком спектре режимов, что практически невозможно на действующей промышленной установке. Полученные на модели систематизированные данные позволяют сформулировать практические рекомендации по совершенствованию технологических и конструктивных параметров процесса. Это позволит более полно ис­пользовать объем ванны как реакционной среды для более эффектив­ного горения частиц угля в факелах фурм, увеличить количество твер­дого восстановителя в шлаке без опасности перехода в технологически неприемлемый режим блокировки углем поверхности ванны, эффек­
тивно использовать оксиды железа как газифицирующего уголь агента. В конечном счете, предлагаемые ниже технологические рекомендации позволят поднять производительность установки и расширить пределы ее устойчивой безопасной работы.

Для расчета рекомендуемых параметров гидродинамического ре­жима выбрали условия продувки на физической модели, при которых эффективность замешивания твердых частиц в объем ванны была наи лучшей

Установлено, что при продувке на модели суспензий через фурмы с диаметром 4,4 мм, наилучшее замешивание частиц в объем ванны достигалось при согласованном изменении следующих параметров гидродинамического режима:

- увеличенном расходе дутья - 48,75 л/мин на фурму (в 1,3 раза в сравнении с базовым вариантом;

- увеличенной высоте ванны (80 мм против 40 мм в базовом ва­рианте),

- использовании частиц мелкой и средней фракций (что при мас­штабе геометрического подобия 1 *20 перекрывает весь диапазон раз­меров частиц угля, наблюдавшихся в шлаке).

С использованием этих данных с помощью разработанной совокуп­ности критериев подобия произвели полный расчет соответствующих параметров рекомендуемого гидродинамического режима реактора.

При рекомендуемой высоте шлаковой ванны над барботажны- ми фурмами в реакторе 0,08-20=1,6 м, полученной в соответствии с масштабом геометрического подобия, рассчитаем необходимый рас­ход дутья (Qn) на фурму. Из формулы (10 6) получим Qn = 993 нм3/ч на фурму.

Разумеется, такое увеличение расхода дутья при неизменном числе барботажных фурм приведет к существенному увеличению (в 1,6 раза в сравнении с базовым вариантом) общего расхода дутья на продувку ванны При неизменном содержании кислорода в дутье это обеспечит более высокую производительность реактора

Продувка шлакового расплава с увеличенным расходом дутья долж­на осуществляться через фурму, диаметр сопла которой, рассчитанный по формуле (10.9), составляет d= 28 мм Это меньше, чем диаметр сопел фурм, применявшихся в базовом варианте работы реактора - 30 мм

Начальная скорость дутья составит 316 м/с Такая величина ско­рости неприемлема, поскольку конструктивно и технологически це­лесообразно использовать дутье в форме несжимаемого газа. Несжи­маемость газа во вводимом дутье обеспечивается при скорости его истечения менее 0,8*а, те при U < 0,8 331=265 м/с.

Таким образом, рассчитанные параметры продувки необходимо скорректировать, снижая полноту подобия Если исходить из неиз­менности требования равенства на модели и в реакторе значений кри­терия Фруда (что обеспечивает подобие в расходе жидкости, «про­качиваемой» через барботажные столбы), то рассчитанные выше значения высоты шлаковой ванны (1,6 м) и расхода дутья на фурму (993 нм3/ч) не могут быть скорректированы Остается величина диа­метра сопла фурмы, которую ранее определяли из условия равенства на модели и в образце значений критерия Глинкова Gn (для обеспе­чения подобия фурменных зон).

Отказавшись от соблюдения полного подобия по критерию Глинкова, и приняв максимальное приемлемое значение скорости истечения газа t/fl = 265 м/с, получим d = 30 мм , т.е. диаметр сопел фурм в предлагаемом режиме продувки реактора должен оставаться равным 30 мм, как это применялось на опытной установке.

Уменьшение диаметра фурм при неизменном расходе дутья (те увеличение скорости истечения газа) положительно сказывалось на эффективности замешивания твердых частиц в объем ванны Этот же эффект может быть достигнут увеличением расхода дутья на фурму при неизменном диаметре фурм, как это было сделано выше при рас­чете параметров рекомендуемого режима продувки

Расчет критерия Глинкова для продувки реактора при d = 0,03 м и t/n = 265 м/с дает величину Gn=3,3, что в 1,4 раза меньше, чем это было на модели, т.е сделанное в расчетах отступление от требования Gn-idem сравнительно невелико

Вязкость шлака и фракционный состав частиц угля в шлаке оста­ются такими же, как они были в базовом варианте работы реактора Рекомендуемые изменения гидродинамического режима соответ­ствуют работе реактора с повышенной производительностью, поскольку предполагают более интенсивную подачу в ванну барботажного дутья Проведенный анализ данных по физическому моделированию ги­дродинамики шлакоугольной суспензии позволил сформулировать следующие технологические рекомендации по повышению произво­дительности процесса-

1 Уровень спокойного шлака над барботажными фурмами целе­сообразно увеличить с 0,7-0,8 до 1,4-1,6 м,

2. Расход дутья на фурму следует увеличить с 600-650 нм3/ч до 950- 1000 нм3/ч,

3. Диаметр сопел барботажных фурм следует оставить неизмен­ным - 30 мм, при этом скорость дутья на выходе из фурмы увеличится с 205 до 265 м/с;

4. Размеры угольных частиц в ванне должны быть менее 20 мм;

5 Содержание угля в ванне должно быть 5-9% от массы ванны;

6. Вязкость шлака целесообразно поддерживать на уровне 0,2- 0,4 Пас.

Выработанные на основе результатов проведенных исследований практические рекомендации по совершенствованию гидродинамиче­ского режима процесса, увеличению производительности, по рацио­нальным фракционному составу угля, содержанию угля в шлаковой ванне и вязкости шлака, могут быть использованы при совершенство­вании технологии газификации угля в шлаковом расплаве

Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ
<< | >>
Источник: Баласанов А.В., Лехерзак В.Е., Роменец В.А., Усачев А.Б.. Газификация угля в шлаковом расплаве / под ред Усачева А. Б. - М "Институт Стальпроект", 2008 - 288 с. 2008

Еще по теме Рекомендации по совершенствованию гидродинамического режима шлаковой ванны:

  1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ШЛАКОУГОЛЬНОЙСУСПЕНЗИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
  3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ
  4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  5. СОДЕРЖАНИЕ
  6. Глава 12. Исследование гидродинамики шлакоугольной суспензии на физической модели
  7. Рекомендации по совершенствованию гидродинамического режима шлаковой ванны