本课题来源于马钢实业公司与东华大学的合作项目——马鞍山钢铁公司第四钢轧厂BSSF滚筒法液态钢渣水淬工艺除尘工程。
钢铁工业自90年代起在我国得到了迅速发展。1996年以来我国的钢产量已位居世界第一位，2009年我国钢产量达5.65亿吨。而同时也产生了钢产量15％-20％的大量钢渣。钢渣中蕴藏着丰富的资源，其中含有10％左右的废钢和大量有价值的化学元素。在目前铁矿石价格高涨的情况下，钢渣中含有的废钢资源显得尤为珍贵。因此，将废钢从钢渣中分离的钢渣粒化处理技术得到了快速的推广应用。其中，BSSF滚筒法液态钢渣水淬处理工艺因具有流程短、投资少、处理成本低、粒度小而均匀和渣钢分离良好等优点而得到推广。但是钢渣水淬过程产生的水蒸气、粉尘、有害气体等污染物却导致厂房建筑的腐蚀和厂区大气环境的恶化。研究如何实现水淬过程中污染物的有效净化，对于推进钢渣综合利用，改善工人工作条件，减少大气污染具有很大的实际意义。
本文分析了水淬工艺生产过程，水蒸气、粉尘、有害气体的发生机理，并分析了现有污染物控制系统的效果。提出了采用旋流喷雾除尘+自激式湿式除尘+机械排风的处理方式。
研究提出了采用涡向双进口起旋旋转流作为旋流喷雾除尘的旋转流结构形式。采用流体动力学RSM湍流模型对涡向双进口起旋旋转流进行数值模拟。结果表明，双涡向进口旋转流旋流中心与管道中心基本重合，改进了单进口起旋旋转流偏心问题;其流场呈Rankine涡结构形态，由上游的强制涡逐渐向下游的强制涡和准自由涡组合形态发展，给出了准自由涡和准强制涡内切向速度、轴向速度的分布函数和径向速度的分布。
通过对不同入口结构的起旋器产生的旋转流的数值模拟，表明旋转流最大切向速度和阻力因子随简体入口面积比呈线性变化，随入口长宽比呈对数变化的规律，认为改变筒体入口面积比以强化旋转流效果要优于改变入口长宽比的方法。最后给出了旋转流换热Nu数随入口结构变化的拟合函数。
通过对旋流喷雾除尘过程的理论分析，给出了旋流喷雾除尘捕集分级效率的计算方法。将各种不同参数的旋转流的数值模拟流场结果带入该公式，对各参数对捕集效率的影响进行分析。结果表明，旋流喷雾除尘的效率与喷雾流量、气流切向速度正相关，与气流轴向速度、液滴粒径、距轴心的距离负相关。最佳液气比与喷雾粒径的比值应在6-7(m2/m3)的范围内，最佳简体入口面积比在4-5范围内，最佳简体截面平均风速在5m/s左右。
结合工程应用，对水淬尾气净化提出了旋流喷雾除尘+自激式湿法除尘+机械排风的设计，为治理此类污染找出了可行的方案。该方案对同类工艺过程具有一定的参考价值。
- 作 者：
- 刘钰天
- 学科专业：
- 供热、供燃气、通风与空调工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 东华大学
- 导师姓名：
- 沈恒根
- 学位年度：
- 2011
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
