转炉干法除尘蒸发冷却系统优化与仿真

发布时间：2019-07-13 15:38

【摘要】：目前我国环境日益恶化,雾霾愈加严重,而含有大量粉尘的转炉烟气是污染来源之一。针对此问题,国家将钢厂粉尘排放量标准更新为小于50mg/Nm3,为达到指标转炉除尘系统亟待改善。在转炉烟气除尘系统中,雾化装置作为蒸发冷却系统中的核心部件对一次除尘效果起到重要作用,并影响烟气在静电除尘器中的精除尘,因此将对蒸发冷却器中的雾化系统做深入研究。针对转炉蒸发冷却系统内气液外混式喷嘴雾化介质的选择,应用计算流体力学,通过FLUENT模块主要运用VOF模型在不同压力工况下对雾化介质为水蒸气和氮气时外混式喷嘴的气液流动状态进行数值模拟,通过模型x=0截面的速度云图及矢量图观测计算模拟结果,并以条件雾化角θ、质量平均直径dMMD和索太尔平均直径dSMD为雾化质量的判断标准,得出水蒸气雾化介质下的平均θ为74.43°,dMMD为32.14μm,dSMD为80.21μm;氮气雾化介质条件下的平均θ为68.13°,dMMD为24.48μm,dSMD为49.89μm。通过对三个判断标准和雾化质量的相关性进行分析,在仅考虑雾化质量的情况下,建议雾化介质采用氮气。当在雾化介质选择氮气,气相压力为0.8MPa,液相压力为0.4MPa条件下,改变喷射角度进行对比分析,得出在喷射角度为100±2°时雾化效果达到最佳。针对蒸发冷却器内部结垢问题,采用离散相模型对雾化系统进行仿真模拟,最终建议在雾化锥角最优的情况下将蒸发冷却器内喷嘴个数设为10个,此时对烟气的一次除尘效果达到最佳。对蒸发冷却器喷嘴的雾化介质、结构与布置进行优化和并对其雾化过程进行仿真,使蒸发冷却系统的雾化效果在理论上能够有效提高。结果具有较强的实用价值,并为蒸发冷却器的雾化系统进一步研究提供坚实的理论基础。
文内图片：二文三脱系统流程图

图片说明：转炉烟气一次除尘技术的发展世纪 60 年代之前，转炉烟气基本都用所谓完全燃烧法来处理入与转炉烟气进行燃烧，，为了防止爆炸，空气系数高达 2 以年，法国 CAFL 公司和法国钢铁研究院一起创造了一种“未即 OG 法），目的是控制炉口处的空气吸入量以防止炉气燃热和化学热得到充分利用。1962 年在此基础上日本发明了“两文三脱”的工艺模式[8]，如图 1。其工艺流程为：转炉经汽化冷却烟道初步冷却，之后进入定径溢流文氏管降温粗粗脱水；再进入二级调径文氏管进一步粗除尘，与在 90°，最后经丝网脱水器精脱水后被风机抽引至三通阀，回收或统简单、安全可靠等特点，但存在易堵塞、水电消耗大、阻小及需处理污水等问题。
文内图片：

图片说明：图 3 蒸发冷却系统Fig.3 Evaporative cooling system口转炉烟气温差与焓差决定液滴的蒸发速所喷射雾化水滴粒径大小决定，根据蒸发尺寸。其单位喷出水量中所存在的汽化潜水换热量的 20 倍，大大降低用水量。细液滴被全部蒸发成为干蒸汽，烟气则一直污水进行处理[25]。系统的主要特点中，不同系统管制不同的作用。蒸发冷却有设备简单且易维护、投资及运行费用少等特点。转炉对蒸发冷却器的要求是：
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X757

【参考文献】