第二章+高炉炼铁过程的传输现象.ppt

第二章 高炉炼铁过程的  传输现象 主要内容 2.1 高炉中的动量传输 2.1.1 煤气流经固体散料层的一般规律 煤气流经固体散料层 →与炉料、炉墙间存在速度差，受到摩擦力→将本身动量传递出去→煤气压力降低（表现为炉缸煤气压力与炉顶煤气压力存在较大差值）。 2.2.1 炉内温度分布规律 2.2.2 水当量 用水当量可解释高炉高度方向上炉料与煤气的温度变化。 （1）水当量定义 单位时间内通过高炉某一截面的炉料（或煤气）温度每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，kcal／h·℃。 WS=GS ·Cs , Wg=Gg ·C g GS: 高炉截面炉料流量，kg ／h; Cs : 炉料比热，kcal ／kg ·℃; Gg : 高炉截面煤气流量，m3 ／h; Cg : 煤气比热， kcal ／m3·℃。 Wg : 沿高炉高度方向，基本保持不变。Wg=Gg ·C g 原因：高炉下部，煤气量相对较少，但煤气温度高，比热较大；而高炉上部，煤气量增加（直接还原产生CO、熔剂分解产生CO2），但煤气温度下降，比热减小； （2）沿高炉高度方向水当量的变化特点 两者的乘积变化不大！ WS : 在高炉上部变化不大，下部变化较大。 原因：高炉上部，炉料需吸热升温，间接还原放出的热量对此进行了补偿；而高炉下部高温区，碳气化反应、各种元素直接还原、渣铁形成及过热，均需大量吸热，使Cs↑↑。进入炉缸仅剩过热耗热， Cs↓↓。 在高炉下部， WS 存在一峰值！ （3）解释高炉高度方向的热交换特征 t料空 t料顶 t气顶 t气空 * * 传输——动量传输（速度差）、热量传输 （温度差）、质量传输（浓度差）。 第一章中，介绍了高炉冶炼过程的传质现 象； 本章主要介绍高炉冶炼过程的动量及热量 传输。 前言 2.2 高炉内的热量传输 2.1 高炉中的动量传输 研究目的： 得到合理的煤气流分布，使炉料与煤气能够充分接触，强化炉料、气流间的传热与传质过程。 主要内容 2.1.1 煤气流经固体散料层的一般规律 2.1.2 炉料下降的条件 2.1.3 逆流运动中散料的有效重量 （1） 散料层的流体力学参数 以等直径球体计算，设球体直径d，1 m3 散料中有N个球。 即：比表面积S与料粒直径d成反比，d↓→S↑→△P↑。 ，用来表示炉料接近球形的程度。 形状系数φ定义：等体积圆球的表面积与实际料块表面积之比。 φ→1，越接近于球体。 dP：料块的平均直径。 实际测得φ:焦炭0.73；石灰石0.45；矿石0.57。 （2） 煤气流经散料层的阻力损失 ① 煤气流经圆形空管的压力损失 ② 煤气流经散料层的阻力损失 第一项，与ω及μ有关，表示层流状态下的压降梯度； 第二项，与ω2有关，表示紊流状态下的压降梯度。 欧根公式分析 欧根公式分析 欧根公式的实际应用-散料层的透气性指数 散料层的透气性指数 ε↑→ ε3↑↑ → ↑↑ 欧根公式的限制 故：ΔP移 ＜ ΔP固 2.1.2 炉料下降的条件 W料重 P墙 P料 ΔP浮 2.1.3 逆流运动中散料的有效重量 分析影响炉料下降的因素 2.2 高炉内的热量传输 2.2.1 炉内温度分布规律 W tg ts Wg Ws （50℃） 2.2.1 炉内温度分布规律 2.2.1 炉内温度分布规律 热交换空区大约占炉身高度的50%~60%，如此长的区域，从热交换来看，似乎不起什么作用，但对间接还原来说是非常重要的。 因为这个区域（800~1000℃）对间接还原特别有利。 （无碳素熔损反应的干扰） 2.2.2 水当量 *