[其他]激波調整使風量恒定的風口

無效

• 申請號: 88102917
• 申請日: 1988-05-19
• 公開（公告）號: CN88102917A
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發明（設計）人: 尚世南;劉來發;王希才;霍慶貴;徐廣惠;黃天民
• 申請（專利權）人: 鞍山鋼鐵學院
• 主分類號: C21B7/16
• 分類號: C21B7/16
• 代理公司: 冶金專利事務所
• 代理人: 趙之悅

本發明屬于一種流量穩定裝置。

目前國內外煉鐵高爐和各種煅燒物料的豎爐在爐身周圍均勻布置著許多風口，這些風口又與圍繞爐身的環形風管連接，力求使各風口前的風壓Po相同，以達到每個風口的進風量相同。然而，由于這些風口的管型是收縮型或直筒型的。根據風量計算公式證明：每個風口的進風量不僅和風口前的氣體壓力Po有關，而且還與風口出口處的爐膛壓力Pe有關。所以經常導致爐內各區域料層透氣性不同，在某些風口附近料層松散透氣性好，該處Pe值小，風口進風量大。反之，在另一些風口附近料層致密透氣性差，該處Pe值就大，風口進風量就小。由于各風口的進風量不同，必然導致燃燒帶發展不均衡;爐料熔化、下降不均衡;上升的還原性氣流分布不均衡，因此冶煉強度降低。由于這種惡性循環，極易在料層中形成管道、懸料和偏料，給高爐生產帶來了嚴重的障礙。

本發明的目的是為了克服已有技術的缺點，使高爐各風口進風量相同，提高冶煉強度。

本發明的解決方案是：專門設計了一種利用激波進行自身調整使流量不隨反壓而變的風口，其要點在于：風口的管型為收縮-擴張型。風口擴張段長度可按下式計算：

L = D - D A . U . 2 tg a 2 - - - - - - ( 1 ) ]]>

式中D和D臨-風口的出口直徑和臨界直徑;α-風口擴張段的擴張角。

風口擴張段的擴張角α為8°～12°。

風口收縮段的壁面型線可采用曲率半徑r≥1.75D臨的曲線與臨界截面圓滑連接。也可采用維托辛斯基公式來計算收縮段的壁面型線。

本發明結合附圖1詳細說明。

當風口前的壓力Po一定時，把爐缸壓力Pe降至足夠低（如附圖1中的工況Ⅲ），進入風口的氣流在收縮段中靜壓降低、速度增加，在風口最小截面（稱為臨界截面）處氣流速度達到音速，即氣流馬赫數M等于1。氣流進入擴張段，靜壓繼續降低，氣流進一步膨脹加速成為超音速氣流，即馬赫數M大于1。理論和實驗研究證實，風口臨界截面上氣流馬赫數M等于1時，流動在此最小截面處發生壅塞，此時風口的流量不隨出口反壓波動而變。對于高爐和豎爐來說，出口反壓即為風口出口處的爐膛壓力Pe。

風口流動發生壅塞后，其流量計算公式為：

????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????公斤/秒（2）

式中????K-絕熱指數;

R-氣體常數;

F_臨-風口臨界截面積;

Po-風口前的滯止壓力;

To-風口前的滯止溫度。

從（2）式看出，風口的進風量與風口出口處的爐缸壓力無關。

把爐缸壓力提高到工況Ⅱ（見附圖1）時，風口擴張段內將產生一道正激波，正激波的位置與爐缸壓力Pe有關，Pe升高時，激波向風口上游移動;Pe降低時，激波向風口下游移動。在風口擴張段中，超音速氣流穿越激波時，速度將突降變為亞音速氣流;氣流靜壓則突躍上升（見附圖1中靜壓變化曲線Po-P_臨-Px-Py-Pe）。

由附圖1看出，爐缸壓力Pe上下波動時，僅僅改變了激波位置，而臨界截面上的氣流參數和流動狀態未發生任何改變，因此風口的氣體流量不隨爐缸壓力上下波動而變。風口的氣體流量仍按（2）式計算確定。

在高爐和豎爐上安裝這種新型風口就是按照工況Ⅱ的情況工作。由于每個風口前的風壓Po相同，風口流量與爐缸壓力Pe上下波動無關，因此各風口進風量必定相同。