[其他]激波調(diào)整使風(fēng)量恒定的風(fēng)口

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 88102917
• 申請日: 1988-05-19
• 公開（公告）號: CN88102917A
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尚世南;劉來發(fā);王希才;霍慶貴;徐廣惠;黃天民
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍山鋼鐵學(xué)院
• 主分類號: C21B7/16
• 分類號: C21B7/16
• 代理公司: 冶金專利事務(wù)所
• 代理人: 趙之悅

本發(fā)明屬于一種流量穩(wěn)定裝置。

目前國內(nèi)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(fēng)口，這些風(fēng)口又與圍繞爐身的環(huán)形風(fēng)管連接，力求使各風(fēng)口前的風(fēng)壓Po相同，以達(dá)到每個風(fēng)口的進風(fēng)量相同。然而，由于這些風(fēng)口的管型是收縮型或直筒型的。根據(jù)風(fēng)量計算公式證明：每個風(fēng)口的進風(fēng)量不僅和風(fēng)口前的氣體壓力Po有關(guān)，而且還與風(fēng)口出口處的爐膛壓力Pe有關(guān)。所以經(jīng)常導(dǎo)致爐內(nèi)各區(qū)域料層透氣性不同，在某些風(fēng)口附近料層松散透氣性好，該處Pe值小，風(fēng)口進風(fēng)量大。反之，在另一些風(fēng)口附近料層致密透氣性差，該處Pe值就大，風(fēng)口進風(fēng)量就小。由于各風(fēng)口的進風(fēng)量不同，必然導(dǎo)致燃燒帶發(fā)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(huán)，極易在料層中形成管道、懸料和偏料，給高爐生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的障礙。

本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的缺點，使高爐各風(fēng)口進風(fēng)量相同，提高冶煉強度。

本發(fā)明的解決方案是：專門設(shè)計了一種利用激波進行自身調(diào)整使流量不隨反壓而變的風(fēng)口，其要點在于：風(fēng)口的管型為收縮-擴張型。風(fēng)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(fēng)口的出口直徑和臨界直徑;α-風(fēng)口擴張段的擴張角。

風(fēng)口擴張段的擴張角α為8°～12°。

風(fēng)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(fā)明結(jié)合附圖1詳細(xì)說明。

當(dāng)風(fēng)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(fēng)口的氣流在收縮段中靜壓降低、速度增加，在風(fēng)口最小截面（稱為臨界截面）處氣流速度達(dá)到音速，即氣流馬赫數(shù)M等于1。氣流進入擴張段，靜壓繼續(xù)降低，氣流進一步膨脹加速成為超音速氣流，即馬赫數(shù)M大于1。理論和實驗研究證實，風(fēng)口臨界截面上氣流馬赫數(shù)M等于1時，流動在此最小截面處發(fā)生壅塞，此時風(fēng)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(fēng)口出口處的爐膛壓力Pe。

風(fēng)口流動發(fā)生壅塞后，其流量計算公式為：

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

式中????K-絕熱指數(shù);

R-氣體常數(shù);

F_臨-風(fēng)口臨界截面積;

Po-風(fēng)口前的滯止壓力;

To-風(fēng)口前的滯止溫度。

從（2）式看出，風(fēng)口的進風(fēng)量與風(fēng)口出口處的爐缸壓力無關(guān)。

把爐缸壓力提高到工況Ⅱ（見附圖1）時，風(fēng)口擴張段內(nèi)將產(chǎn)生一道正激波，正激波的位置與爐缸壓力Pe有關(guān)，Pe升高時，激波向風(fēng)口上游移動;Pe降低時，激波向風(fēng)口下游移動。在風(fēng)口擴張段中，超音速氣流穿越激波時，速度將突降變?yōu)閬喴羲贇饬?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(shù)和流動狀態(tài)未發(fā)生任何改變，因此風(fēng)口的氣體流量不隨爐缸壓力上下波動而變。風(fēng)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(fēng)口就是按照工況Ⅱ的情況工作。由于每個風(fēng)口前的風(fēng)壓Po相同，風(fēng)口流量與爐缸壓力Pe上下波動無關(guān)，因此各風(fēng)口進風(fēng)量必定相同。