KR法脱硫中搅拌工艺与桨叶尺寸对脱硫剂分散行为的影响

摘要

根据相似理论,按模型与原型尺寸的1:5建立铁水包物理模型,用于进行固液两相流实验,研究搅拌桨插入深度与转速对铁水包内粒子分散行为的影响;在此基础上,采用Fluent软件中的流体体积（VOF）模型与离散相模型（DPM）模拟分析桨叶尺寸对铁水包流场及脱硫剂分散效果的影响。结果表明:搅拌桨插入深度为95～125 mm时,随插入深度的增加,铁水包底部的粒子数先增后减;插入深度在105～115 mm区间粒子分散效果较好。转速为112～180 r/min时,随转速的增加,铁水包底部的粒子数先明显增多后略有减少;转速大于180 r/min时,底部粒子数基本不受转速影响,粒子混合效果较好的物理模拟工况为搅拌桨插入深度115 mm、转速147 r/min。旋转桨叶下方存在弱流区,流场速度低于0.4 m·s^-1,增加桨叶直径,流场整体速度增加,漩涡深度加深,弱流区有减小趋势;桨叶直径超过1 440 mm时,弱流区基本不变,同时随桨叶直径的增加,铁水包底部区域脱硫剂含量增加,有利于提高脱硫剂利用率,节约成本;桨叶直径为1 540 mm时,搅拌桨上表面中心部分裸露,桨叶直径过大易出现卷吸空气的现象,降低铁的收得率;桨叶距离铁水包包壁较近,会增大流体对铁水包壁面的冲刷作用,有损铁水包的工作寿命。综合搅拌效果与脱硫剂分散程度,搅拌桨直径1 440 mm时粒子混合与脱硫剂分散效果较好,搅拌桨桨叶与铁水包最优直径比为0.401。

关键词

KR脱硫 / 脱硫剂 / 分散行为 / 桨叶 / 数值模拟 / 硅钢 / 新能源