高炉鼓风脱湿系统除雾器挡板结构两相流场数值模拟.docVIP

高炉鼓风脱湿系统除雾器挡板结构两相流场数值模拟 　　摘要： 　　对高炉鼓风脱湿系统除雾器的除雾机理进行了详细分析，在此基础上参考实际运行参数，采用计算流体力学（CFD）方法对除雾器挡板结构内的气液两相流动进行了数值模拟，得到了液滴的运动轨迹以及液滴质量浓度、压力、速度和旋涡分布情况，并对除雾器挡板结构内部两相流场进行了深入分析.结果表明：鼓风脱湿系统除雾器能够对携雾气流中的液滴进行有效的分离，从而保证鼓风脱湿系统连续可靠地运行.研究对除雾器的优化设计和运行具有指导意义. 　　关键词： 　　除雾器； 鼓风脱湿； 两相流； 压降； 流场 　　中图分类号： TQ 051.8文献标志码： A 　　Abstract： 　　Based on the analysis of the demisting mechanism of the demister in the blower dehumidification system of a blast furnace，the computational fluid dynamics（CFD） method was used to simulate numerically the twophase flow of the gas and liquid in the baffle structure of a demister with the actual operation conditions as a reference.The detailed distributions of the pressure，velocity，vortex，and droplet concentration were provided.The simulation also showed the tracks of the droplets.In addition，an indepth analysis and research on the twophase flow were conducted.The results showed that the demister could separate the droplets from the airflow effectively，so as to ensure that the blower dehumidification system could run continuously and reliably.This study is helpful to the optimization and operation of the demister. 　　Keywords： 　　demister； blast dehumidification； two phase flow； pressure drop； flow field 　　钢铁企业高炉鼓风站的电能消耗十分巨大，其中，鼓风脱湿系统中除雾器阻损对鼓风机的电能消耗影响较大[1].高炉鼓风系统设置的除雾器主要用于清除由鼓风冷凝时产生的游离雾滴，提高鼓风质量. 　　本文拟对鼓风脱湿系统中丝网与挡板组合式除雾器的分离机理进行详细分析，在此基础上对除雾器挡板结构内部气液两相流动进行数值模拟，得到流道内液滴的运动轨迹及压力、速度、旋涡分布，为除雾器的进一步优化设计提供指导. 　　1除雾器的结构及工作原理 　　在脱湿除雾器中，挡板主要起导流作用，究其原因在于多层丝网结构的除雾效率很高（根据现场测试数据，对于粒径大于1 μm的粒子，分离效率高达99%；对于粒径大于2 μm的粒子，分离效率高达99.6%）.携雾气流流过丝网结构后，其中所夹带的液滴几乎全部被捕集除去.液滴在重力作用下沿丝网的丝径向向下运动，同时继续吸附气体中夹带的雾滴，凝聚变大的雾滴滴落在挡板上，沿挡板流入水槽中，进而排出除雾器外，实现除雾. 　　本文所研究的鼓风脱湿系统中除雾器布置在脱湿器内二级冷却器之后，为压板固定的框架式8层×8块钢丝网结构（7块斜挡板）.除雾器除雾构件如图1所示.在除雾器中，携雾气流流过钢丝网层实现气液分离，而被丝网捕集分离和与挡板撞击分离的液滴则经挡板导流引入水槽中，进而被排出除雾器外. 　　携雾气流在除雾构件内流动，由于流线偏折，在惯性作用下，液滴不能随气流偏转而撞击到挡板上，其中：动量较小的液滴粘附在挡板表面被捕获；动量较大的大液滴撞击挡板表面发生溅射，产生多个小液滴.聚集在挡板表面的水滴受三种力的作用，即拉力、重力和表面张力.当重力占主导地位时，液滴在重力作用下沿挡板表面流入集液槽排出.气流冲刷挡板表面的液膜，将其卷起、带走.撞击在挡板表面的液滴由于自身的动量过大而破裂、飞溅，均可