桨叶结构对KR脱硫混合效果影响的数值模拟

摘要

为了改善KR脱硫过程中脱硫剂利用率低的问题，设计4种利于工业实现的桨叶结构以改善KR脱硫混合效果。采用数值模拟方法，以速度场、湍动能、混匀时间以及脱硫剂分布为表征，分析铁水的卷吸能力与混合效果。通过对比4种桨叶结构的铁水流动特征，探究桨叶结构对KR脱硫混合效果的影响规律。结果表明：搅拌桨旋转作用下桨叶底部铁水形成速度不超过0.6 m/s的弱流区，斜叶桨虽然能够增强铁水卷吸能力，但对弱流区的改善作用有限；桨叶叶数参数对弱流区的影响强于桨叶倾角参数，三叶桨可有效提升铁水动力学性能并减小弱流区体积。斜叶桨具有局部快速混合的优势，而直叶桨更适合铁水包整体混合需求；直四叶桨的铁水混匀时间最短，在转速90 r/min下为49.48 s，较斜四叶桨与直三叶桨分别缩短了2.8%,2.7%。斜叶桨因涡流卷吸效应较强易导致脱硫剂团聚，直四叶桨底部脱硫剂占比约为斜四叶桨的2倍，更有利于铁水与脱硫剂混合，从而显著提高KR脱硫混合效果。

关键词

铁水预处理 / KR脱硫 / 桨叶结构 / 弱流区 / 湍动能 / 混匀时间 / 脱硫剂 / 数值模拟

基金资助

国家自然科学基金项目(52374316); 安徽省科技攻坚计划重点项目(202423i08050049); 安徽省高校自然科学基金重点项目(2022AH050291)