转炉烟气净化装置——环隙洗涤器的性能研究
摘要：环隙洗涤器作为第四代转炉烟气净化技术的核心部件，得到越来越多的重视。通过三维建模软件Pro／E、前处理软件GAMBIT、流场仿真软件FLUENT建立三维模型及模型网格的划分，对环隙洗涤器进行仿真模拟分析，得出结论：模拟结果与数学计算结果相一致，仿真结果有一定指导作用；考虑到除尘效率和流速稳定性问题，最佳行程控制在30—50 mm。
关键词：环隙洗涤器,转炉烟气净化,仿真模拟分析
l 概述
氧气转炉炼钢是目前世界上最主要的炼钢方法。转炉烟气经过净化处理后可回收加以利用，烟气温度为1450，1650 oC，湿法OG系统在中国具有广阔的发展空间。自OG法出现以来，先后经历了“一文二塔”、“二文一塔”、“一文+RD可调二文”，现在已发展到“蒸发冷却塔+环隙洗涤器”的第四代OG系统。
环隙洗涤器具有占地少、寿命长、噪声低等优点，最初在20世纪60年代用于转炉煤气除尘。环隙洗涤器结构如图1所示。其关键部件是由文丘里外壳和与之同心的内锥两部分组成，后者可在文丘里管内由液压驱动沿轴上下运动，在外壳和锥体之间构成环缝形气流通道，通过锥体的移动来调节环缝的宽度，即调节环缝的通道面积和气体的流速，以适应转炉的不同操作工况，达到除尘和调节炉顶压力的目的。
为了获得较强的截流效应，环缝最窄处的宽度设计得非常小，在此形成高速气流以保证好的雾化效果，足够的通道长度有利于液滴的聚合，提高除尘效率。
通过三维建模软件Pro／E、前处理软件GAMBIT、流场仿真软件FLUENT建立三维模型及模型网格的划分，对环隙洗涤器进行流场仿真分析，并与数学计算结果进行比较，从而对其性能有进一步的了解。
2 模型的建立、网格的划分及仿真输入条件
通过模拟仿真软件对环隙洗涤器的内部流场进行分析，首先建立环隙洗涤器流场的三维物理模型，以实验室实物为原型，将建好的三维模型分别导入CFD仿真软件前处理软件GAMBIT中，进行网格划分。三维模型采用T/d(混合网格)进行划分，网格单元主要由四面体组成的Tet／Hybrid单元。
本文采用标准的湍流模型进行数值计算。
除尘器模型仿真时所选用的流场参数如下：流体选用20℃的常温空气为实验物系，空气的密度为1.164 ks／m3，动力黏度为1．824×10一Pa·s。
边界条件：进气口边界条件设为FLUENT 6．0中的空气速度进口；出口边界条件设为FLUENT 6．0中的压力出口。
收敛条件：为了确定计算结果收敛，把方程组中各项结果的残差定为10-3。
3 工程应用
3.1承钢40 t转炉工程应用
承钢炼钢厂现有小转炉4座，原来设计生产能力为20 t，主体扩容后达到40 t，最大铁水装入量增值46 t。氧枪改造后，每分钟最大脱碳速度可以达到0．5％，从而使一次烟气量增加了近50％，原有的除尘设备能力明显不足，煤气在炉外燃烧，车间内部和烟囱排放都不理想。
2007年4月，承钢转炉车间4#转炉煤气回收净化系统进行改造，中国京冶工程技术有限公司负责环隙洗涤器和液压伺服装置供货。该改造工程中环缝洗涤器和蒸发冷却塔分开布置，属于塔文分离的配置。
经过改造后，不但除尘效率提高，而且用水量有所减少，整个系统的阻力损失降低。环隙喉口的调节装置采用液压驱动，液压装置设在环隙喉口下方，解决了气流干扰，布水不均、水的雾化和内锥与环隙外壳角度问题，脱水采用挡板脱水器，使得系统阻力损失减少。
3.2 新钢210 t转炉工程应用
2008年6月，环隙洗涤器用于新余钢铁有限责任公司三期技改主体区炼钢工程210t转炉烟气净化及煤气回收系统，作为转炉烟气净化及煤气回收系统的烟气净化处理成套设备。在这个工程中，环隙洗涤器和蒸发冷却塔是连为一体的，即塔文一体的配置。
该系统已安装完毕，转炉投产后进行调试运行。
4 结论
1)运用数值模拟软件对环隙洗涤器的内部流场进行分析，其模拟结果与数学计算结果相一致，因此仿真结果有一定指导作用。
2)流速控制在80．120 rids时，环缝洗涤器的除尘效果最佳，行程在35～95 mill之间时流速符合要求，但是考虑到流速稳定性问题，行程在30—50衄流流速比较稳定，故最佳行程控制在30—50 toni。
3)不管是塔文一体，还是塔文分离的配置，第四代转炉烟气OG技术由于整体结构单一，操作简单，维护方便，运行稳定，已经逐步开始取代以前的“两文三脱”老系统，从目前来看，应该作为我国转炉煤气回收系统的主要发展方向。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
