旋液流態(tài)化長壽冷卻壁及其熱模擬試驗(yàn)新技術(shù)研究.pdf

1、煉鐵高爐的壽命取決于冷卻設(shè)備的壽命。而水垢對冷卻壁壽命的影響是第一位的。銅冷卻壁整體導(dǎo)熱性好，必須配備軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)才能防止流道內(nèi)壁結(jié)垢，一代爐役可達(dá)15～20年，但投入巨大且運(yùn)行費(fèi)用高昂。
　　本文研究旋液流態(tài)化冷卻壁新技術(shù)，其技術(shù)原理是在冷卻水流道內(nèi)設(shè)置鋼絲螺旋線使冷卻水呈螺旋軌跡流動(dòng)。需要清洗水垢時(shí)，加入體積比為2％流態(tài)化粒子，粒子隨冷卻水在流道內(nèi)螺旋前進(jìn)，由于離心力的作用，大部分粒子都沿流道內(nèi)壁的圓柱面螺旋流動(dòng)，使冷

2、卻水流道內(nèi)壁水垢得以快速、均勻清洗。因而，該冷卻壁整體導(dǎo)熱性可大幅提高。本文首先對其核心技術(shù)旋液流態(tài)化進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：流道的人工水垢清洗時(shí)間只需145秒。另外，其對流傳熱強(qiáng)化幅度可達(dá)50％以上，而流體總阻力48.7kPa低于供水壓力。
　　作者采用理論計(jì)算、數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。傳熱學(xué)理論計(jì)算表明，該冷卻壁的總傳熱系數(shù)是銅冷卻壁的40.7％，是鑄鐵冷卻壁的14倍，是普通鑄鋼冷卻壁的5.1倍。數(shù)值模擬時(shí)，在G

3、AMBIT中建立求解模型，使用FLUENT的離散項(xiàng)模型和三維穩(wěn)態(tài)分離求解器對旋液流態(tài)化的傳熱強(qiáng)化幅度和冷卻壁溫度場進(jìn)行模擬。數(shù)值模擬結(jié)果表明：與空管相比，旋液流態(tài)化的對流傳熱強(qiáng)化幅度為40.4％；肋板完全磨損后，即使熱面無渣皮，其熱面最高溫度也會(huì)低于安全溫度；無肋板且熱面均勻粘結(jié)30mm厚渣皮時(shí)，壁體熱面最高溫度僅為85.7℃。
　　首次研究提出了排渣道內(nèi)進(jìn)行的模擬試驗(yàn)技術(shù)，以測定冷卻壁熱面最高溫度和渣皮形成過程及分布。該方案具有