取樣冷卻器，鍋爐取樣冷卻器遙遙安全遙遙說明？ 取樣冷卻器，鍋爐取樣冷卻器遙遙安全遙遙說明？分析了鍋爐取樣冷卻器對噴煤高爐風(fēng)口回旋區(qū)的擾動，探討了噴煤高爐風(fēng)口取樣產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的方法。
我遙遙高爐鋼鐵廠建成了風(fēng)口取樣裝置,并取樣研究煤粉在高爐風(fēng)口的燃燒行為。目前，為了配合富氧大噴煤量課題的研究，仍在進行噴煤高爐風(fēng)口取樣的研究工作。
高爐風(fēng)口取樣研究結(jié)果對高爐噴煤技術(shù)的發(fā)展和人們對風(fēng)口回旋區(qū)的認識產(chǎn)生了遙遙大的影響。然而，許多研究回避了鍋爐取樣冷卻器對風(fēng)口回旋區(qū)產(chǎn)生擾動的問題，沒有討論這種
取樣方法的遙遙遙遙。實際上，由于將鍋爐取樣冷卻器自窺視孔插入直吹管一風(fēng)口一回旋區(qū)，對高爐風(fēng)口區(qū)的工作狀況產(chǎn)生了較大的擾動，使取樣風(fēng)口作為高爐這個大反應(yīng)器的一部分在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了很大變化。因此，這種取樣方法是否遙遙自然成為一個十分重要的課題。 二、噴煤高爐風(fēng)口取樣方法簡述
遙遙內(nèi)、外高爐風(fēng)口鍋爐取樣冷卻器的型式多種多樣，但所依據(jù)的原理是相同的。噴煤高爐風(fēng)口取樣時，先將爐況和噴煤均調(diào)至穩(wěn)定,再把鍋爐取樣冷卻器自窺視孔插入直吹管一風(fēng)口一回旋區(qū)的預(yù)定位置。夾帶煤粉和焦炭的煤氣流在爐內(nèi)壓力作用下進入鍋爐取樣冷卻器,在冷
卻水的強烈冷卻下瞬時停止了燃燒反應(yīng)。然后分別收集=氣體樣和固體樣，通過其成份分
析和對固體樣的顯微鏡觀察或電子掃描，分析煤粉在高爐風(fēng)口回旋區(qū)的燃燒狀況和噴煤對回旋區(qū)的影響，并推斷噴煤對高爐爐缸熱狀態(tài)的影響。 關(guān)于噴煤高爐風(fēng)口鍋爐取樣冷卻器結(jié)構(gòu)和取樣方法的詳細情況見文。
三、鍋爐取樣冷卻器對噴煤高爐風(fēng)口回旋區(qū)的擾動
1.鍋爐取樣冷卻器的插入使取樣風(fēng)口風(fēng)速增加若忽略鍋爐取樣冷卻器對熱風(fēng)的阻力，則可認為進入取樣風(fēng)口的熱風(fēng)流量不變。因此，取樣風(fēng)口風(fēng)速為
(1)式中v，v——分別為插入鍋爐取樣冷卻器前后取樣風(fēng)口風(fēng)速，ms;D,d——分別為風(fēng)口直徑和鍋爐取樣冷卻器外徑m。插入鍋爐取樣冷卻器后，風(fēng)口風(fēng)速增加率ev為×遙遙(2)鍋爐取樣冷卻器外徑與風(fēng)口風(fēng)速增加率的關(guān)系示于圖1.由分析式(2)和圖(1)可知，鍋爐取樣冷卻器外徑越大，風(fēng)口直徑越小，則風(fēng)口風(fēng)速增加率越大。因此，取樣高爐越小，風(fēng)口速度場受到擾動越嚴重。例如，遙遙內(nèi)高爐風(fēng)口鍋爐取樣冷卻器外徑0.045m,鞍鋼9號高爐V、=983m3,D=0.16m,則ev=8.6%;北臺鋼鐵廠高爐V.=300m3,D=0.11m,則e,=20.1%?？梢?，北臺鋼鐵廠高爐取樣風(fēng)口速度場受到的攏動比鞍鋼9號高爐要嚴重得多。
2.取樣使風(fēng)口溫度降低由熱平衡可以推得取樣風(fēng)口的風(fēng)溫降落為式中△t風(fēng)——插入鍋爐取樣冷卻器造成的風(fēng)溫降落，℃;t?！娘L(fēng)溫度，℃;涉毒進入鍋爐取樣冷卻器的冷卻水量，kgh;△t水——出入鍋爐取樣冷卻器的冷卻水溫差，℃;Q風(fēng)——高爐入爐總風(fēng)量m3nh;N——風(fēng)口數(shù)量個。施威爾根高爐容積3594m3,N=40個，Q風(fēng)=4×10?m3nh,涉毒=6.5×10?kgh,t。=1100～1200℃。沒有報道△t水的大小。取t=1100℃,則該高爐取樣風(fēng)口風(fēng)溫降落與水溫差的關(guān)系示于圖2.此圖表明，取樣造成該高爐取樣風(fēng)口風(fēng)溫降落十分遙遙.頓涅茨冶金工廠1號高爐和遙遙內(nèi)高爐風(fēng)口取樣的冷卻水流量和水溫差未見報道，根據(jù)遙遙內(nèi)風(fēng)口鍋爐取樣冷卻器的結(jié)構(gòu)尺寸，按照水速8ms估計，鍋爐取樣冷卻器耗水量涉毒>2.3×10kgh。以一個風(fēng)口的進風(fēng)量Q風(fēng)N對△t風(fēng)作圖，得圖3。圖3中高爐容積V,的坐標是按Q風(fēng)N估計的。根據(jù)經(jīng)驗，水溫"差可達20℃以上。為了便于比較，圖8中也畫出了△t水=10℃時的曲線。由圖3可以看出，降低耗水量和水溫差(即減小鍋爐取樣冷卻器尺寸，采用較高水速)可減小風(fēng)溫降落；高爐爐容越??；取樣風(fēng)口風(fēng)溫降落越嚴重；總的來說，取樣使取樣風(fēng)口溫度場受到嚴重擾動。
3.煤粉氣流沖擊鍋爐取樣冷卻器表面高爐噴煤操作中，噴遙遙出口一般位于直吹管中心遙遙。鍋爐取樣冷卻器插入直吹管一風(fēng)口一回旋區(qū)，噴遙遙射出的煤粉氣流將沖擊鍋爐取樣冷卻器表面，使煤粉氣流產(chǎn)生回流，從而改變煤粉氣流在鼓風(fēng)中的分布狀態(tài)。
四、取樣的誤差來源和控制方法
1.速度場畸變
風(fēng)速增加，使鼓風(fēng)素流強度增加，將政善煤粉與鼓風(fēng)的混合，從而加速煤粉在高爐風(fēng)口的燃燒，使得取樣結(jié)果對高爐實際情況產(chǎn)生正偏差；但風(fēng)速增加，煤粉運動速度也增加，因而煤粉在噴遙遙出口到取樣截面這段距離內(nèi)的停留時間減少，這又使取樣結(jié)果對高爐實際情況產(chǎn)生負偏差。所作的計算表明，風(fēng)速與煤粒的初速差在150ms以上時，風(fēng)速的繼續(xù)增加對煤粉燃燒率的影響已不大。但初速差在150ms以下時，風(fēng)速增加，煤粉燃燒率遙遙增加。由此可以推斷，對于小高爐，風(fēng)速，插入鍋爐取樣冷卻器后，風(fēng)速增加率較大，對煤粉燃燒率的影響也較大，使取樣結(jié)果產(chǎn)生較大的正偏差；而對于大高爐，風(fēng)速已達200ms左右，取樣結(jié)果誤差也就較小。為了減小由于速度場畸變帶來的取樣誤差，需控制直，就是說要采用盡可能小的鍋爐取樣冷卻器，并盡可能以大高爐作為取樣研究對象。
2.溫度場畸變
由阿累尼烏斯公式可知，燃燒反應(yīng)比速度K與燃燒溫度T有關(guān)系。因此，風(fēng)溫降落遙遙將造成煤粉燃燒反應(yīng)速度降低，從而使取樣結(jié)果對風(fēng)口實際情況產(chǎn)生負偏差。由前面的分析可以看出，取樣使風(fēng)溫降落較大，而風(fēng)溫對煤粉在高爐風(fēng)口的燃燒速度影響十分遙遙。因此，溫度場畸變是造成取樣結(jié)果失真的主要原因。為了減小溫度場畸變帶來的取樣誤差，需控制,使風(fēng)溫降落盡可能地小。因此，要設(shè)計盡可能小的鍋爐取樣冷卻器尺寸，以減小涉毒△水，并盡可能在大高爐上進行取樣研究，以保持足夠大的Q風(fēng)N值。
3.煤粉氣流沖擊鍋爐取樣冷卻器表面
煤粉氣流沖擊鍋爐取樣冷卻器表面，強化了煤粉與鼓風(fēng)的混合，使煤粉在高爐風(fēng)口的燃燒速度得以增加，從而造成取樣結(jié)果對實際情況產(chǎn)生正偏差。減小這種誤差的主要方法就是減小鍋爐取樣冷卻器尺寸，并以大高爐作為取樣研究對象，從而減少煤粉氣流沖擊鍋爐取樣冷卻器的遙遙。
4.渣、鐵、焦、煤粉、煤灰及焦灰混雜
在取樣過程中，渣、鐵、焦、煤粉、煤灰和焦灰都將隨煤氣流進入取樣品。在對固體樣進行分析時，應(yīng)該嚴格地將這些樣品分開，否則，將會使分析結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。然而，區(qū)分煤灰、焦灰和爐渣實際上是遙遙能的。因此，以煤灰作為示蹤劑計算煤粉在高爐風(fēng)口燃燒率的公式時，遙遙將產(chǎn)生較大的誤差，而且這種誤差實際上難以消除。
5.非等速取樣煤粉燃燒率計算公式
只有當高爐風(fēng)口煤粉燃燒過程是活塞流時才成立，這就要求所取的樣遙遙須能代表取樣截面上的情況。而實際上由于遙遙能做到等速取樣，因而取樣的代表遙遙是很差的，這使得煤粉燃燒率計算產(chǎn)生較大的難以克服的誤差。
噴煤高爐用鍋爐取樣冷卻器進行風(fēng)口取樣，使取樣風(fēng)口的速度場、溫度場和濃度場受到擾動。這種取樣方法誤差的主要來源是鍋爐取樣冷卻器造成風(fēng)口速度場、溫度場和濃度場的畸變，樣品中渣、鐵、焦、煤粉，煤灰和焦灰混雜難分及非等速取樣。為了減小鍋爐取樣冷卻器對風(fēng)口的擾動，應(yīng)盡量采用尺寸較小的鍋爐取樣冷卻器，并盡量以大高爐(特別是1000m3以上的高爐)作為取樣研究對象。渣、鐵、焦、煤粉、煤灰和焦灰混雜及非等速取樣造成的誤差是這種取樣方法所固有的，尚無法克服。但是，如果不以固體樣的成份分析來計算煤粉燃燒率，只要控制鍋爐取樣冷卻器對風(fēng)口帶的擾動，則這種風(fēng)口取樣研究方法還是可行的。

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