论文部分内容阅读
现今我国钢渣与钢厂余热利用量不高、利用率低,未经处理的钢渣活性低,用途、用量有限。提高钢渣活性需将钢渣超细至10μm以下,传统粉碎工艺能耗成本过高。蒸汽动能磨能将钢渣颗粒超细至10μm以下,可利用钢厂余热作为粉碎介质,但仅在实验机上实现,无大型蒸汽动能磨生产超细钢渣粉。为了提高钢渣和钢厂余热的利用率,本文在试验机基础上对蒸汽动能磨模型尺度进行放大,而尺度放大的关键问题在于确定喷嘴间的距离。本文利用Fluent软件对蒸汽动能磨尺度放大的关键问题的进行了研究。应用雷诺平均方法(RANS)对不同放大比例下的喷嘴自由/对喷射流场进行模拟,同时对单颗粒在气流轴心位置的加速特性进行了研究;在最佳颗粒加速距离下设计了年耗蒸汽量10万吨的蒸汽动能磨并利用欧拉-欧拉双流体模型对其内部气固两相流场进行了计算,主要获得以下结论:(1)进气压力0.5MPa,温度280℃时,不同喷嘴形成的自由射流核心区长度为15倍喉径;喷嘴间距离40倍喉径可保证射流核心区长度不会低于15倍距离,并且射流末端速度衰减区域更窄;40倍喉径距离喷嘴间的最佳距离。(2)喷嘴相距40倍喉径距离时颗粒加速特性与自由射流一致,颗粒获得最大速度相近;喷嘴喉径为扩大一倍,同种颗粒加速后获得速度增加50-100m/s;喷嘴喉径≤6.85mm的蒸汽动能磨不易加速颗粒粒径≥100μm钢渣颗粒。(3)放大后的蒸汽动能磨包含6个喉径27.4mm的喷嘴,每小时耗蒸汽量14吨,设备内粉碎区气流速度可达945m/s,分级区旋流清晰,分级轮高径比在0.5时径向速度分布不如0.25时均匀,但数值较小,上升气流对分级轮冲刷作用较小;颗粒的空间分布随粒径增加而越不均匀,颗粒群加速规律与单颗粒一致;进料口位置对射流核心区颗粒体积分数有影响,颗粒越大时,越难进入离加料口较远的喷嘴射流中;小颗粒易受气流湍流作用影响,越容易进入射流核心区获得更高的速度。