真空精炼水力学仿效试验范文

作者：薛利强何平张贵贺庆单位：钢铁研究总院工艺所

试验方法

冷态试验在某钢铁厂线性尺寸为170tRH精炼装置1／4的水模型中进行。模型与原型之间的吹气量可以通过保证两者的修正佛鲁德准数相等得到。可以得到标准状态下钢包模型与原型吹气量之间的关系：式中：Qm为模型吹气量；Qp为原型吹气量。在RH装置内注入一定量的水，待循环稳定后从真空室加入含有苯甲酸的机油，同时用记录仪记录数据并传输到计算机进行储存分析。测定传质系数的PH计探头放置在上升管底端下方10cm，距离包壁10cm处。

实验结果分析与讨论

1大包液面处渣钢传质情况

为了模拟在实际生产中大包液面处渣钢传质情况，在水模实验中，待RH循环稳定后，在大包液面处均匀地添加含有苯甲酸的机油，测量不同吹气量Q下的水中苯甲酸浓度Ci的变化。图1（a）为大包口加油时不同吹气量Q对水中苯甲酸浓度Ci的影响。从图中可以看出水中苯甲酸浓度随着时间的变化缓慢增大，而吹气量的变化对苯甲酸浓度变化不大。为了更好地分析参数对苯甲酸从机油向水中的传递速度，苯甲酸的浓度采用无因次浓度Ck：Ck＝ln（Ce－Ci）（Ce－Co）（3）图1（b）为苯甲酸无因次浓度Ck与时间的关系，水中苯甲酸无因次浓度与时间基本上成线性关系，苯甲酸无因次浓度变化曲线斜率即为容量传质系数Ka，吹气量为2．8m3／h和3．9m3／h时的容量传质系数Ka均为1．0×10－7。根据文献［11］的描述，大包内浸渍管底部到大包液面之间的区域内钢液速度很小，为整个熔池内的弱搅拌区，在这个区域内的传质几乎为自然传质，传质速度很小。

2真空室内加渣量对传质的影响

不同真空室加油量V（单位：L）时水中苯甲酸浓度Ci随时间t的变化见图2。从图2可以看出，水中苯甲酸的浓度随时间变化，曲线出现了明显的拐点。这是因为油滴从真空室通过下降管到达大包后，由于大包内流动剧烈，分散成很多小液滴弥散在大包中，传质速度很快；当油滴由于质量浓度的原因上浮到液面后由于处于RH熔池的弱搅拌区其传质速度降低，苯甲酸浓度随时间变化不大。为了便于分析比较不同操作参数对水中苯甲酸浓度变化的影响，容量传质系数只分析油滴未完全上浮到液面即拐点前的数据，将拐点后的浓度看作水中苯甲酸终点浓度。研究了加油量与容量传质系数的关系及加油量与水中苯甲酸终点浓度的关系，可以看出在本实验范围内容量传质系数、水中苯甲酸终点浓度与加油量成线性关系。当真空度一定、插深H＝125mm，吹气量Q为3．9m3／h时真空室加油下容量传质系数Ka、水中苯甲酸终点浓度C1与真空室加油量V的关系式为

3吹气量对真空室加渣时渣钢传质的影响

研究在原型吹气量为72、100、120、150、180m3／h下不同的吹气量对渣钢传质的影响。图3为不同吹气量下水中苯甲酸浓度随时间变化曲线，可以看出当真空室加油量一定时，吹气量对水中终点苯甲酸浓度的影响不大。图4为不同吹气量对容量传质系数的影响。与大包口油水传质相比，真空室加油时的油水传质系数提高了60～130倍，大大提高了油水传质速度，当真空度一定、插深125mm时对真空室加油下Ka与吹气量Q的关系式：

4浸渍管插入深度对真空室加渣时传质的影响

图5为吹气量一定时，不同浸渍管插入深度下水中苯甲酸浓度与时间的关系，图6为容量传质系数Ka与插深H的关系，从图中可以看出插深对水中苯甲酸终点浓度的影响与吹气量对其影响相似。在真空度一定时，真空室加油下容量传质系数与加渣量、吹气流量和插入深度的综合关系：Ka＝1．01×10－8Q0．69H0．7（11．32V－5．27）（7）由式（4）、（5）、（6）可以看出从真空室加油量的大小对油水间容量传质系数影响最大，吹气量次之，浸渍管插入深度最小。

结论

本实验系统研究了从真空室加渣时其加渣量、吹气量、浸渍管插入深度对容量传质系数的影响，通过实验得出了如下结论。

1）大包熔池内苯甲酸的终点浓度与真空室加油量成线性关系。

2）在真空度一定时，真空室加油下容量传质系数与加渣量、吹气流量和插入深度的综合关系

3）与浸渍管外油水传质相比，真空室加油时苯甲酸的容量传质系数提高了60～130倍，大大提高了油水传质速度，以较小的加油量在很短的时间内提高水中苯甲酸的浓度，真空室加渣量的大小对渣钢间容量传质系数影响最大，吹气量次之，浸渍管插入深度最小，因此为了提高脱硫等精炼效率，可以适当地加大真空室加渣量、吹气量和浸渍管插入深度，真空室加渣对实际生产中以渣钢传质来提高除硫等精炼操作是切实可行的。