摘要：環(huán)隙洗滌器作為第四代轉(zhuǎn)爐煙氣凈化技術(shù)的核心部件，得到越來(lái)越多的重視。通過(guò)三維建模軟件Pro／E、前處理軟件GAMBIT、流場(chǎng)仿真軟件FLUENT建立三維模型及模型網(wǎng)格的劃分，對(duì)環(huán)隙洗滌器進(jìn)行仿真模擬分析，得出結(jié)論：模擬結(jié)果與數(shù)學(xué)計(jì)算結(jié)果相一致，仿真結(jié)果有一定指導(dǎo)作用；考慮到除塵效率和流速穩(wěn)定性問(wèn)題，最佳行程控制在30—50 mm。

關(guān)鍵詞：環(huán)隙洗滌器,轉(zhuǎn)爐煙氣凈化,仿真模擬分析

l 概述

氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前世界上最主要的煉鋼方法。轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)過(guò)凈化處理后可回收加以利用，煙氣溫度為1450，1650 oC，濕法OG系統(tǒng)在中國(guó)具有廣闊的發(fā)展空間。自O(shè)G法出現(xiàn)以來(lái)，先后經(jīng)歷了“一文二塔”、“二文一塔”、“一文+RD可調(diào)二文”，現(xiàn)在已發(fā)展到“蒸發(fā)冷卻塔+環(huán)隙洗滌器”的第四代OG系統(tǒng)。

環(huán)隙洗滌器具有占地少、壽命長(zhǎng)、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，最初在20世紀(jì)60年代用于轉(zhuǎn)爐煤氣除塵。環(huán)隙洗滌器結(jié)構(gòu)如圖1所示。其關(guān)鍵部件是由文丘里外殼和與之同心的內(nèi)錐兩部分組成，后者可在文丘里管內(nèi)由液壓驅(qū)動(dòng)沿軸上下運(yùn)動(dòng)，在外殼和錐體之間構(gòu)成環(huán)縫形氣流通道，通過(guò)錐體的移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)縫的寬度，即調(diào)節(jié)環(huán)縫的通道面積和氣體的流速，以適應(yīng)轉(zhuǎn)爐的不同操作工況，達(dá)到除塵和調(diào)節(jié)爐頂壓力的目的。

為了獲得較強(qiáng)的截流效應(yīng)，環(huán)縫最窄處的寬度設(shè)計(jì)得非常小，在此形成高速氣流以保證好的霧化效果，足夠的通道長(zhǎng)度有利于液滴的聚合，提高除塵效率。

通過(guò)三維建模軟件Pro／E、前處理軟件GAMBIT、流場(chǎng)仿真軟件FLUENT建立三維模型及模型網(wǎng)格的劃分，對(duì)環(huán)隙洗滌器進(jìn)行流場(chǎng)仿真分析，并與數(shù)學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，從而對(duì)其性能有進(jìn)一步的了解。

2 模型的建立、網(wǎng)格的劃分及仿真輸入條件

通過(guò)模擬仿真軟件對(duì)環(huán)隙洗滌器的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行分析，首先建立環(huán)隙洗滌器流場(chǎng)的三維物理模型，以實(shí)驗(yàn)室實(shí)物為原型，將建好的三維模型分別導(dǎo)入CFD仿真軟件前處理軟件GAMBIT中，進(jìn)行網(wǎng)格劃分。三維模型采用T/d(混合網(wǎng)格)進(jìn)行劃分，網(wǎng)格單元主要由四面體組成的Tet／Hybrid單元。

本文采用標(biāo)準(zhǔn)的湍流模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

除塵器模型仿真時(shí)所選用的流場(chǎng)參數(shù)如下：流體選用20℃的常溫空氣為實(shí)驗(yàn)物系，空氣的密度為1.164 ks／m3，動(dòng)力黏度為1．824×10一Pa·s。

邊界條件：進(jìn)氣口邊界條件設(shè)為FLUENT 6．0中的空氣速度進(jìn)口；出口邊界條件設(shè)為FLUENT 6．0中的壓力出口。

收斂條件：為了確定計(jì)算結(jié)果收斂，把方程組中各項(xiàng)結(jié)果的殘差定為10-3。

3 工程應(yīng)用

3.1承鋼40 t轉(zhuǎn)爐工程應(yīng)用

承鋼煉鋼廠現(xiàn)有小轉(zhuǎn)爐4座，原來(lái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為20 t，主體擴(kuò)容后達(dá)到40 t，最大鐵水裝入量增值46 t。氧槍改造后，每分鐘最大脫碳速度可以達(dá)到0．5％，從而使一次煙氣量增加了近50％，原有的除塵設(shè)備能力明顯不足，煤氣在爐外燃燒，車間內(nèi)部和煙囪排放都不理想。

2007年4月，承鋼轉(zhuǎn)爐車間4#轉(zhuǎn)爐煤氣回收凈化系統(tǒng)進(jìn)行改造，中國(guó)京冶工程技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)環(huán)隙洗滌器和液壓伺服裝置供貨。該改造工程中環(huán)縫洗滌器和蒸發(fā)冷卻塔分開(kāi)布置，屬于塔文分離的配置。

經(jīng)過(guò)改造后，不但除塵效率提高，而且用水量有所減少，整個(gè)系統(tǒng)的阻力損失降低。環(huán)隙喉口的調(diào)節(jié)裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)，液壓裝置設(shè)在環(huán)隙喉口下方，解決了氣流干擾，布水不均、水的霧化和內(nèi)錐與環(huán)隙外殼角度問(wèn)題，脫水采用擋板脫水器，使得系統(tǒng)阻力損失減少。

3.2 新鋼210 t轉(zhuǎn)爐工程應(yīng)用

2008年6月，環(huán)隙洗滌器用于新余鋼鐵有限責(zé)任公司三期技改主體區(qū)煉鋼工程210t轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及煤氣回收系統(tǒng)，作為轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及煤氣回收系統(tǒng)的煙氣凈化處理成套設(shè)備。在這個(gè)工程中，環(huán)隙洗滌器和蒸發(fā)冷卻塔是連為一體的，即塔文一體的配置。

該系統(tǒng)已安裝完畢，轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)后進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。

4 結(jié)論

1)運(yùn)用數(shù)值模擬軟件對(duì)環(huán)隙洗滌器的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行分析，其模擬結(jié)果與數(shù)學(xué)計(jì)算結(jié)果相一致，因此仿真結(jié)果有一定指導(dǎo)作用。

2)流速控制在80．120 rids時(shí)，環(huán)縫洗滌器的除塵效果最佳，行程在35～95 mill之間時(shí)流速符合要求，但是考慮到流速穩(wěn)定性問(wèn)題，行程在30—50衄流流速比較穩(wěn)定，故最佳行程控制在30—50 toni。

3)不管是塔文一體，還是塔文分離的配置，第四代轉(zhuǎn)爐煙氣OG技術(shù)由于整體結(jié)構(gòu)單一，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，運(yùn)行穩(wěn)定，已經(jīng)逐步開(kāi)始取代以前的“兩文三脫”老系統(tǒng)，從目前來(lái)看，應(yīng)該作為我國(guó)轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

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