第10卷增刊1 2010年4月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
铁浴式熔融还原炉侧吹喷枪的水力学模拟
Vol.10 Suppl. No.1
Apr.2010
尹德友"，冯孔方"，程伟玲"，王波"，毛建军”，谢金印，张捷宇，郑少波"，洪新1(1.上海大学上海市现代冶金与材料制备重点实验室，上海200072；2.内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头014010)
摘要：通过对铁浴式熔融还原炉的水力学模拟，研究了双排侧枪的侧吹角度、插入深度、侧吹流量以及侧吹位置对熔融还原炉内混勾时间的影响改变上排侧吹实验的结果表明，熔池内的混匀时间随着侧吹角度的增加呈增加的趋势，随插入深度和喷吹流量的增加呈减小的趋势改变下排侧吹实验的结果表明，熔池内的混勾时闻随着侧吹角度和插入深度的增加呈减小趋势，随着喷吹流量的增加呈减小的趋势，通过比较混勾时间和喷减量的大小，得到本实验条件下最佳的实验参数：在熔融还原炉的氧化区，即上排侧枪参数为插入深度50mm、与水平方向角度15°、流量9m"/h、侧吹在油层中的位置为1/3处最佳；在熔融还原炉的还原区，即下排侧枪参数为插入深度130mm、与水平方向的角度45°、流量9m/h最佳
关键词：熔融还原；水力学模型：混匀时间：侧吹喷枪
中图分类号：TF575.4 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)S1-0083-05
拌和熔池液体的流动状态的影响是决定性的.目前，对于双排侧吹同时作用下对熔池内流动和搅择的影响的
面对当今自然资源日趋紧张以及环境负荷日益加重的形势，熔融还原炼铁技术被认为是目前最具有代表性的前沿、共性和关键技术之一，符合绿色清洁生产和循环经济的理念.近20多年来，国际钢铁界对熔融还原炼铁技术进行了不断的开发和完善，经过反复探索和不新努力，先后出现了许多有代表性的技术路线，如20 世纪80年代末奥钢联开发并实现工业化的COREX熔融还原炼铁技术(12)、澳大利亚的HIsmelt技术(3]以及韩国与奥钢联联合开发的Finex技术(4)等
本研究以铁浴式熔融还原为基础，提出了一种底吹
富氯的C-H，熔融还原新技术，通过项吹富氧，并供预热矿和溶剂，侧吹氧-煤，底吹富氢煤气技术米实现熔融还原炼铁全过程．根据文献报道，Davis等[5]对 Hlsmelt工艺中的熔融还原炉中侧吹氧煤喷枪进行了模拟，考察了侧吹对炉内流动和传热的影响；邹宗树等[6] 对HIsmelt工艺的熔融还原炉进行了数学模拟，通过改变侧吹角度和插入深度，分别对底部熔池的流场分布以及混勾时间等进行了计算，侧吹对熔池内流动的影响在炼钢转炉中研究较多.Fabritius等[7]针对90t铬铁中钢液的流动现象进行研究，通过水力学模拟实验，研究了侧吹气体射流的反冲现象，强调反冲频率和强度受喷枪设计、熔池高度和吹气量的直接影响，魏季和等[8,9] 针对120t侧顶复吹AOD炉内流体的流动和混合特性进行了水力学模拟研究，结果表明，侧吹气量对气体的搅
研究未见相关报道
实验中利用水力学模型模拟双排侧枪下不同侧吹
流量、侧吹位置、侧吹插入深度以及侧吹角度的条件下熔融还原炉内钢液流动及混合现象，以期为200kg热模实验的设备参数和工艺参数提供有用的信息和可靠的依据、
2水力学模拟实验 2.1实验原理
水模拟实验以相似原理为主要理论基础，在研究实际问题时，要完全满足所有条件几乎是不可能的，对两种不可压缩流体间的相似，只要保证模型中的流体同原型中的流动相似即可
该水力学模拟实验以200kg热模炉为原型，以1:1
的比例得到模型：为使模型与原型的流动运动规律相似，除应满足几何条件相似外，还须保证他们之间的动力相似。所以选择由气流所受浮力和惯性力之比决定的修正FY准数(10)作为决定性相似准数，即
F-PP P-P,gdP gd
式中，Fr为Froude准数，A，P为液体和气体的密度， ug为气体速度(m/s)，g为重力加速度(m/s)，d为熔池高度(m)
2.2实验装重和方法
收穗日期：2009-0821，修回日期：2009-1121
基金项目：国家科技支撑计划资助项日(编号：2006BAE03A12)：长江学者和创新团队发展计划资助项日(编号：IRT0739)
作者简介：尹德发(1984-)，男，安徽省六安市人，硕士研究生，主要研究方向冶金过程中的物理和数值模报：张捷字，通讯联系人，E-ma证：
zjy6162@staff.shu.odu.cn. 万方数据