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取样冷却器,锅炉取样冷却器使用安全性说明?
发布时间:2023/11/23 点击次数:267

取样冷却器锅炉取样冷却器使用安全性说明? 

 

      取样冷却器锅炉取样冷却器使用安全性说明?分析了锅炉取样冷却器对喷煤高炉风口回旋区的扰动,探讨了喷煤高炉风口取样产生误差的原因及减小误差的方法。
       我国高炉钢铁厂建成了风口取样装置,并取样研究煤粉在高炉风口的燃烧行为。目前,为了配合富氧大喷煤量课题的研究,仍在进行喷煤高炉风口取样的研究工作。
高炉风口取样研究结果对高炉喷煤技术的发展和人们对风口回旋区的认识产生了极大的影响。然而,许多研究回避了锅炉取样冷却器对风口回旋区产生扰动的问题,没有讨论这种
取样方法的可靠性。实际上,由于将锅炉取样冷却器自窥视孔插入直吹管一风口一回旋区,对高炉风口区的工作状况产生了较大的扰动,使取样风口作为高炉这个大反应器的一部分在结构上发生了很大变化。因此,这种取样方法是否可靠自然成为一个十分重要的课题。

二、喷煤高炉风口取样方法       简述
国内、外高炉风口锅炉取样冷却器的型式多种多样,但所依据的原理是相同的。喷煤高炉风口取样时,先将炉况和喷煤均调至稳定,再把锅炉取样冷却器自窥视孔插入直吹管一风口一回旋区的预定位置。夹带煤粉和焦炭的煤气流在炉内压力作用下进入锅炉取样冷却器,在冷
却水的强烈冷却下瞬时停止了燃烧反应。然后分别收集=气体样和固体样,通过其成份分
析和对固体样的显微镜观察或电子扫描,分析煤粉在高炉风口回旋区的燃烧状况和喷煤对回旋区的影响,并推断喷煤对高炉炉缸热状态的影响。

关于喷煤高炉风口锅炉取样冷却器结构和取样方法的详细情况见文。
三、锅炉取样冷却器对喷煤高炉风口回旋区的扰动
       1.锅炉取样冷却器的插入使取样风口风速增加若忽略锅炉取样冷却器对热风的阻力,则可认为进入取样风口的热风流量不变。因此,取样风口风速为:
       (1)式中v,v——分别为插入锅炉取样冷却器前后取样风口风速,m/s;D,d——分别为风口直径和锅炉取样冷却器外径m。插入锅炉取样冷却器后,风口风速增加率ev为:×100%(2)锅炉取样冷却器外径与风口风速增加率的关系示于图1.由分析式(2)和图(1)可知,锅炉取样冷却器外径越大,风口直径越小,则风口风速增加率越大。因此,取样高炉越小,风口速度场受到扰动越严重。例如,国内高炉风口锅炉取样冷却器外径0.045m,鞍钢9号高炉V、=983m3,D=0.16m,则ev=8.6%;北台钢铁厂高炉V.=300m3,D=0.11m,则e,=20.1%。可见,北台钢铁厂高炉取样风口速度场受到的拢动比鞍钢9号高炉要严重得多。
       2.取样使风口温度降低由热平衡可以推得取样风口的风温降落为:式中△t风——插入锅炉取样冷却器造成的风温降落,℃;t。—鼓风温度,℃;G水进入锅炉取样冷却器的冷却水量,kg/h;△t水——出入锅炉取样冷却器的冷却水温差,℃;Q风——高炉入炉总风量m3n/h;N——风口数量个。施威尔根高炉有效容积3594m3,N=40个,Q风=4×10?m3n/h,G水=6.5×10?kg/h,t。=1100~1200℃。没有报道△t水的大小。取t=1100℃,则该高炉取样风口风温降落与水温差的关系示于图2.此图表明,取样造成该高炉取样风口风温降落十分显著.顿涅茨冶金工厂1号高炉和国内高炉风口取样的冷却水流量和水温差未见报道,根据国内风口锅炉取样冷却器的结构尺寸,按照水速8m/s估计,锅炉取样冷却器耗水量G水>2.3×10*kg/h。以一个风口的进风量Q风/N对△t风作图,得图3。图3中高炉有效容积V,的坐标是按Q风/N估计的。根据经验,水温"差可达20℃以上。为了便于比较,图8中也画出了△t水=10℃时的曲线。由图3可以看出,降低耗水量和水温差(即减小锅炉取样冷却器尺寸,采用较高水速)可减小风温降落;高炉炉容越小;取样风口风温降落越严重;总的来说,取样使取样风口温度场受到严重扰动。
       3.煤粉气流冲击锅炉取样冷却器表面高炉喷煤操作中,喷枪出口一般位于直吹管中心线上。锅炉取样冷却器插入直吹管一风口一回旋区,喷枪射出的煤粉气流将冲击锅炉取样冷却器表面,使煤粉气流产生回流,从而改变煤粉气流在鼓风中的分布状态。
四、取样的误差来源和控制方法
1.速度场畸变
       风速增加,使鼓风素流强度增加,将政善煤粉与鼓风的混合,从而加速煤粉在高炉风口的燃烧,使得取样结果对高炉实际情况产生正偏差;但风速增加,煤粉运动速度也增加,因而煤粉在喷枪出口到取样截面这段距离内的停留时间减少,这又使取样结果对高炉实际情况产生负偏差。所作的计算表明,风速与煤粒的初速差在150m/s以上时,风速的继续增加对煤粉燃烧率的影响已不大。但初速差在150m/s以下时,风速增加,煤粉燃烧率明显增加。由此可以推断,对于小高炉,风速较低,插入锅炉取样冷却器后,风速增加率较大,对煤粉燃烧率的影响也较大,使取样结果产生较大的正偏差;而对于大高炉,风速已达200m/s左右,取样结果误差也就较小。为了减小由于速度场畸变带来的取样误差,需控制直,就是说要采用尽可能小的锅炉取样冷却器,并尽可能以大高炉作为取样研究对象。
2.温度场畸变
       由阿累尼乌斯公式可知,燃烧反应比速度K与燃烧温度T有关系。因此,风温降落必将造成煤粉燃烧反应速度降低,从而使取样结果对风口实际情况产生负偏差。由前面的分析可以看出,取样使风温降落较大,而风温对煤粉在高炉风口的燃烧速度影响十分明显。因此,温度场畸变是造成取样结果失真的主要原因。为了减小温度场畸变带来的取样误差,需控制,使风温降落尽可能地小。因此,要设计尽可能小的锅炉取样冷却器尺寸,以减小G水△水,并尽可能在大高炉上进行取样研究,以保持足够大的Q风/N值。
3.煤粉气流冲击锅炉取样冷却器表面
       煤粉气流冲击锅炉取样冷却器表面,强化了煤粉与鼓风的混合,使煤粉在高炉风口的燃烧速度得以增加,从而造成取样结果对实际情况产生正偏差。减小这种误差的主要方法就是减小锅炉取样冷却器尺寸,并以大高炉作为取样研究对象,从而减少煤粉气流冲击锅炉取样冷却器的机会。
4.渣、铁、焦、煤粉、煤灰及焦灰混杂
       在取样过程中,渣、铁、焦、煤粉、煤灰和焦灰都将随煤气流进入取样品。在对固体样进行分析时,应该严格地将这些样品分开,否则,将会使分析结果产生较大的误差。然而,区分煤灰、焦灰和炉渣实际上是不可能的。因此,以煤灰作为示踪剂计算煤粉在高炉风口燃烧率的公式时,必将产生较大的误差,而且这种误差实际上难以消除。
5.非等速取样煤粉燃烧率计算公式
       只有当高炉风口煤粉燃烧过程是活塞流时才成立,这就要求所取的样必须能代表取样截面上的情况。而实际上由于不可能做到等速取样,因而取样的代表性是很差的,这使得煤粉燃烧率计算产生较大的难以克服的误差。
       喷煤高炉用锅炉取样冷却器进行风口取样,使取样风口的速度场、温度场和浓度场受到扰动。这种取样方法误差的主要来源是锅炉取样冷却器造成风口速度场、温度场和浓度场的畸变,样品中渣、铁、焦、煤粉,煤灰和焦灰混杂难分及非等速取样。为了减小锅炉取样冷却器对风口的扰动,应尽量采用尺寸较小的锅炉取样冷却器,并尽量以大高炉(特别是:1000m3以上的高炉)作为取样研究对象。渣、铁、焦、煤粉、煤灰和焦灰混杂及非等速取样造成的误差是这种取样方法所固有的,尚无法克服。但是,如果不以固体样的成份分析来计算煤粉燃烧率,只要控制锅炉取样冷却器对风口带的扰动,则这种风口取样研究方法还是可行的。

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