高炉氧煤枪煤粉浓度场的研究

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1993.05.020 第15卷第5期 北京科技大学学报 Vol.15 No.5 1993年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1993 高炉氧煤枪煤粉浓度场的研究 刘应书*廖冬生杨天钧**苍大强**丁玉龙** 摘要：利用开发的红外透射法粉体浓度计算机测定系统在高炉氧煤喷吹气一固两相流动模拟 装置上测定了氧煤怆的煤粉浓度物，结果表明，在直吹管内氧煤怆出口前端截面附近，煤粉 浓度呈不对称分布状态。在射流流动方向所对应的半径“~侧，煤粉浓度较大，但通过调节枪 位可以改善这种状况。直吹管内气一固两相的榛混甚为剧烈，使得在氧煤枪出口前端轴向距离 为25倍、直吹管直径的截面上气一固两相混合均匀。 关键词：高炉，粉煤喷吹、浓度分布/气固流 中图分类号：TF538.63 Pulverized Coal Concentration Distribution of Oxygen-coal lance of Blast Furnace Liu Yingshu'Liao Dongsheng·Yang Tianjun'· Cang Dugqiang Ding Yulong' ABSTRACT:The concentration distribution of pulverized coal in blowpipe of blast fur- nace was measured in an isothermal two-phase model by means of a computer measuring system based on infrared transmission.The results show that concentration near the exit of oxygen-coal lance is distributed unsymetrically and that the concentration along the direc- tion of the gas-solid jet is much higher.The concentration distributions in the distance about 2.5 times diameter of blowpipe from the exit of the lance tend to be uniform due to the mixing of gas and solid phase rapidly in blowpipe. KEY WORDS:blast furnaces,coal powder injection,concentration distribution/gas-sol id folw 煤粉浓度场的研究是氧煤枪研制和应用研究的重要内容。在高炉氧煤喷吹过程中，煤 粉与气流在直吹管内的运动极为复杂。抽气采样等测定粉尘浓度的方法，由于精度低、测 *1992-12-30收搞第作者：男.33岁、博士 +国家“八五“重点科技攻关项月85-501-04-01， ·热能工程系(Department of Thermal Engineering) **治金系(Department of Metallurgy)

第 1 5 卷 第 5 期 19 3 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s it y o f S c i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V o l . 15 N o . 5 0 e t . 1 9 3 高炉 氧煤枪煤粉浓度场 的研究 十 刘应 书 ’ 廖冬 生 * ’ 杨 天钧 * * 苍 大 强 ` ’ 丁 玉 龙 * * 摘 要 : 利用 开发的 红 外透射 法粉体浓 度计算机测 定系 统 , 在高炉 氧煤喷 吹气一 固两相流动模拟 装置 卜测定 了 氧煤枪 的煤 粉浓 度场 。 结果 表明 , 在直 吹管 内氧煤枪 出 口 前端截 面附 近 , 煤粉 浓 度呈不 对称分 布状态 。 在射 流流动方 向 所对应 的半 径 一侧 , 煤 粉浓 度较 大 , 但通 过调节枪 位 可以 改善这种状况 。 直吹管 内气一 固两相 的掺混甚 为剧烈 , 使得在 氧煤枪 出 口 前端轴 向距离 为 2 5 倍 , 直吹管直径 的截面 卜气一 固两相 混合均 匀 。 关键 词: 高炉 , 粉煤 喷吹 , 浓 度分布 / 气 固流 中图 分类号 : T F 5 3 8 · 6 3 P u l v e r i z e d C o a l C o n e e n t r a t i o n D i s t r i b u t i o n o f O x y g e n 一 e o a l l a n e e o f B l a s t F u r n a c e 乙i u Yi月9 5 八。 ` 乙ia o D o 馆 s 人e o g * ` aY n g ’lTa nj u 。 “ e a ,啥 D嘴 , ia 雌 * ` D哪 y “ ol 馆 冲 ` A B S T R A C T : T h e e o n e e n t r a t i o n d i s t r ib u t i o n o f P u l v e r i z e d e o a l i n b l o w PIP e o f b l a s t fu r - n a e e w a s m e a s u r e d i n a n i s o t h e mr a l t w o 一 Ph a s e m o d e l b y m e a n s o f a c o m P u te r m e a s u r i n g s y s t e m b a s e d o n i n fr a er d t ar n sm i s s i o n . T h e r e s u l t s s h o w t h a t c o n e e n t r a t i o n n e a r t h e e x it o f o x y g e n 一 e o a l l a n e e 1 5 d i s tir b u t e d u n s y m e t r i e a ll y a n d t h a t t h e e o n e e n t r a t i o n a l o n g ht e d i r e e - t i o n o f t h e g a s一 s o li d j e t 1 5 m u e h h i g h e r · T h e e o n e e n t r a t i o n d i s t r i b u t i o n s i n t h e d i s t a n e e a b o u t 2 . 5 t im e s d i a m e t e r o f b l o w P IP e fr o m t h e e x it o f t h e l a n e e t e n d t o b e u n i of mr d u e t o t h e m i x i n g o f g a s a n d s o li d Ph a s e r a Pi d l y i n b l o w P IP e . K E Y W O R D S : b l a s t fu r n a e e s , e o a l P o w d e r inj e c t i o n , c o n e e n t r a t i o n d i s t ir b u t i o n / g a s 一 5 0 1 - id f o lw 煤粉 浓度 场的研究是氧 煤枪研制 和应用研究 的重 要 内容 。 在高炉 氧煤 喷吹过 程 中 , 煤 粉与 气流 在直 吹管 内的运动 极 为复 杂 。 抽 气 采样 等测 定粉尘浓 度 的方法 , 由于精度低 、 测 * 19 92 一 1 2一3 0 收 稿 第 一 作者 : 男 . 3 岁 、 博士 十 国 家 “ 八 五 ” 重点科技攻 关 项月 85 一 50卜04 一 01 * 热 能工 程系 ( D e P a r t m e n t o f T h e r m a l E n g l n e e r i n g ) * * 冶金 系 ( D e P a r tm e n t o f M e t a l l u r g y ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1993. 05. 020

438· 北京科技大学学报 1993年No.5 量速度慢等原因而已无法适应复杂流动的需要，需研究快速、准确的测定方法。因此，作 者开发了红外透射法煤粉浓度计算机测定系统，在高炉氧煤喷吹气一固两相流动等温模拟 装置上，测定了一系列氧煤枪在直吹管内的煤粉浓度分布。 1 红外透射法计算机测定系统 1.1红外透射法测量原理 红外透射式探头结构及其工作原理示 于图1，光源与光电元件置于探头端部。 当探头放置含尘气流中，光源发出的红外 光通过待测的含尘气流发生衰减，光电元 件接收的光强遵守比耳定律： I=le-kcl b 式中o、I分别为入射光强度和透射光强 度；k是消光系数；1为光学厚度；c是粉 体浓度。 图1红外透射探头及其工作原理 当所用物料和探头结构尺寸一定时， a探头结构b工作原理 消光系数和光学厚度在一定范围内可视为 1红外光源2光电接收元件3探头 常数，则： Fig.1 Probe and principle of infrared transmission c=-[n()-ln(Io】/(k·)=Aln()+B 式中A、B均为与测定系统和探头结构有关的常数。上式表明粉尘浓度C与光强的对数 成线性关系。将光电元件检测到的信号经过对数运算后，即可求算粉尘浓度。 1.2系统结构 红外透射法计算机测定系统由测量系统、计算机数据采集系统及相应的软件系 统等组成。其组成框图示于图2。 (1)测量系统 测量系统由探头、信号处理电 调制光泳 光电管 选频放大 同步检波 路、数据显示设备等部分组成。 (2)数据采集系统 打印机 微机AD 对数放大 数据采集系统由A/D转 换板，IBM-PC机及打印机等组成。 图2测定系统组成框图 (3)软件系统 Fig.2 Schematic diagram of measuring system 软件系统采用菜单式提示，可在全屏幕显示下输入测量条件、标定罗点、给定测量时 间等。选择进入测量状态后，按键进行定时采样，并在屏幕上显示出所测浓度变化曲线， 到达给定时间后停止采样，还可算出平均浓度值，并将浓度曲线、平均浓度等测量结果存 盘或打印输出。 2 氧煤枪煤粉浓度场测定

北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 , 3 年 N o . 5 量 速度慢等原因而 已 无法适应复杂流 动 的需要 , 需 研究快速 、 准确 的测 定方法 。 因此 , 作 者 开发 了红外透 射法煤粉浓 度计算机测 定 系统 , 在 高炉氧煤 喷吹气一 固两 相 流动 等温模拟 装 置上 , 测 定了一 系列氧 煤枪在直吹 管 内的 煤粉浓度分布 。 1 红外透射法计算机测定 系统 1 . 1 红外透射法测t 原 理 红 外透 射式 探头结构 及 其工 作 原理 示 于 图 l , 光 源 与 光 电元 件置 于 探 头端 部 。 当探 头 放置 含尘 气 流中 , 光源 发 出 的红 外 光通 过 待测 的 含尘 气 流 发 生衰 减 , 光 电元 件接收 的 光强遵守 比耳定 律 : I = oI c 一 kcI 式 中 10 、 I 分别 为 人 射光 强 度和 透 射光 强 度 ; k 是 消光 系 数; l 为光学 厚 度 ; ` 是 粉 体浓度 。 当所 用 物 料 和 探 头结构 尺 寸 一 定 时 , 消 光 系 数和 光学厚 度 在 一 定范 围 内 可视 为 1 常数 , 则 : F i.g 1 c = 一 [ I n ( )I 一 I n ( I 。 ) ] / (k · l ) = A I n ( )I + B 亡渊刻萄 “ 用 · 门 二 , · … 月 : 州跨 图 l 红外透射探头及其工作原理 a 探头结构 b 工作 原理 红外光谏 2 光电接收元件 3 探头 rP o 映 a 叱 州伙娜卜 of i nfr ar d tr a . SI . 讼io n 式 中 A 、 B 均 为与 测 定系 统 和 探头 结构 有关的 常数 . 上式表明 粉尘浓 度 C 与光强 的 对数 成 线性关系 。 将 光电元 件检 测到 的信号经 过对数运 算后 , 即可求算粉尘浓度 。 L Z 系统结构 红 外 透射 法 计 算 机 测 定 系 统 由测 量 系 统 、 计 算 机数 据 采 集 系 统 及 相 应 的 软 件 系 统 等组 成 。 其组成框 图示 于图 2 。 ( l) 测 量 系统 测量 系统 由探 头 、 信号 处理 电 路 、 数据 显示 设备等部 分组 成 。 (2 ) 数据采 集 系统 数据 采集系 统 由 A / D 转 换板 , BI M 一 P C 机 及打 印机等组成 。 ( 3) 软件系统 图 2 测定系 统组成框图 F ig . 2 cS h e m a d e d i a gr a m o f m e a s u ir n g s y s et m 软件系统 采 用菜 单式提示 , 可在 全屏 幕显 示 下输入 测量 条件 、 标定零 点 、 给定 测量时 间等 。 选择进 人 测量状态 后 , 按 键进行 定 时采 样 , 并 在屏 幕上 显示 出所 测 浓度 变 化曲线 , ’ 到 达 给定 时间后 停止 采样 , 还 可算 出平均浓 度 值 , 并将 浓度 曲线 、 平 均浓 度等测量 结果 存 盘 或打 印输 出 。 2 氧煤枪煤粉浓度场 测定

Vol.15 No.5 刘应书等：高炉氧煤枪煤粉浓度场的研究。 ·439· 2.1试验装置 采用上述测定系统在如图3所示的高炉氧煤喷吹气一固两相流动等温模拟装置上测定 了直吹管内的煤粉浓度分布。其中主气流来自2JWL型双级涡轮鼓风机，管内平均风速 为16m/s,氧煤枪中的氧气由压缩空气代替。粒度约为200目的煤粉经充压螺旋给料器 供至煤粉流化器，再经氧煤枪喷入直吹管。试验过程中，螺旋给料器的给料速率为 42.1kg/h。 2.2试验内容 试验内容包括不同试验条件下GY-A、GY-B、GY-C型3种氧煤枪的15组试验。 每组试验都在如图4所示的测孔内选取不同径向距离的若干测点测量。得到不同横截面上 煤粉浓度分布。 20 19 18 13 3 8 ⑧ 图3高炉氧煤喷吹气一固两相流模拟装置 1贮气罐2压力表3、4、5、6流量计 图4测点位置示意图 7、8、9螺旋给料器10流化器11风机 1~9·测量位置，10直吹管，11氧煤枪 12氧煤枪13直吹管14除尘器 A,B、C、D测量方向，O'枪位1,0枪位2， 17探头18信号处理电路19A/D板 e直吹管主气流方向，f煤粉流入口， 20计算机21打印机 g氧气（似空气代替）入口 Fig.3 Isothermal model for two-phase flow Fig.4 Schematical diagram of measuring position experiment 3试验结果及分析 图5给出了GY-B1,型氧煤枪在直吹管内各截面上的煤粉浓度分布。图中横座标 r/R为无量纲径向距离(-径向距离，R-直吹管半径)：纵座标为无量纲的煤粒浓度：C/ C(C-煤粉浓度，C-平等浓度)从图上可看出，在氧煤枪出口附近很小的区域内煤粉浓度 分布变化较大，而在离喷口一定距离以后，煤粉浓度值很快趋于均匀分布。在氧煤枪出口 附近，沿着径向坐标方向，浓度先从最低值迅速上升到最大值，然后减小再逐渐增加至某 一值。测孔1、2、3、4所在截面上都有类似的特征。由此可知，氧煤枪的气一固射流特 性与气一固自由射流相比具有较大的差别

V ol . 巧 N o . 5 刘应书等 : 高炉氧煤枪煤粉浓度场的研究 二 43 9 · .2 1 试验 装置 采 用上述测 定系 统在如 图 3 所示 的高炉 氧煤喷吹 气一固两相流 动等温模拟 装 置上 测定 了直 吹 管 内 的煤粉浓 度分 布 。 其 中主 气 流来 自 ZJ W L 型 双 级涡轮鼓 风机 , 管 内平均风 速 为 16 m / s , 氧煤 枪 中 的氧气 由压 缩空 气代替 。 粒度 约为 20 0 目的煤粉经 充压螺旋给料 器 供 至 煤 粉 流 化 器 , 再 经 氧 煤 枪喷 入 直 吹 管 。 试 验过程 中 , 螺 旋给料 器 的 给 料速 率为 4 2 . Ik g / h 。 .2 2 试验 内容 试 验 内容 包括不 同试验 条件下 G Y 一 A 、 G Y 一 B 、 G Y 一C 型 3 种 氧煤 枪的 巧 组试 验 。 每组试验都在如图 4 所示 的 测孔内选取不 同径 向距离 的若干测 点测 量 。 得到 不 同横截面 仁 煤粉浓 度分 布 。 2 0 一日 1 9 卜一{ 18 c l 夕 9 8 7 卜~ 十- 卜 B , 、 , 、 枪 卜煤了 、护氧 狄1\ 1 l l , / 10 朴戈之q 7 久习 `U V V4 V5 、ù, 图 3 高炉 氧煤喷吹气一 固两相流模拟装置 1 贮气罐 2 压力表 3 、 4 、 S 、 6 流量计 7 、 8 、 9 螺旋给料器 10 流化器 1 1 风机 12 氧煤枪 13 直吹管 14 除尘器 17 探头 18 信号处理电路 19 A / D 板 2 0 计算机 21 打印机 F i g . 3 sI o t be r m a l m o d e l fo r t w o 一 Ph a se fl o w e x eP ir m e n t 1~ 9 A 、 B 、 图 4 测点位置示意图 测量位置 , 10 直吹 管 , C 、 D 测量方向 , 0 ` 枪位 1 , O 枪位 2, 直吹管主气流方 向 , f 煤粉流入 口 , g 氧气(以空气代替 )入口 Fig . 4 S e h e m a 石e a l d i a gr a m o f m e as 州 . 9 op is 行o n 3 试验结果及分析 图 5 给 出 了 G Y 一 B , 型 氧 煤 枪 在直 吹 管 内各截 面 上 的 煤 粉浓 度 分 布 。 图 中横 座 标 r / R 为无量纲径 向距 离 (r 一径 向距离 , R 一直 吹 管半径) ; 纵座标 为无量纲 的煤 粒浓度 : C / C (〔 )一 煤粉浓 度 , C 一平等 浓 度 )从图上可 看出 , 在氧煤 枪 出 口 附近 很小 的 区 域 内煤粉 浓度 分布变化较大 , 而在 离喷 口 一定距离 以 后 , 煤粉 浓度 值很快趋 于均匀分布 。 在氧 煤枪出 口 附近 , 沿 着径向坐标方 向 , 浓度先从最 低值 迅速上升 到最大 值 , 然 后减 小再逐渐增加 至某 一 值 。 测 孔 1 、 2 、 3 、 4 所在 截 面上 都有类 似 的特征 。 由此可知 , 氧 煤枪的 气一 固射 流特 性与气一固 自由射流相比具 有较大的差 别川

·440· 北京科技大学学报 1993年N0.5 2.0 2.0 6 1.6 ) 1.6 1.2 代这 0.8 0.8 0.4 0.4 职 0.0 0.0 -1.0-0.6-0.200.20.40.60.8 -1.0-0.6-0.200.20.40.60.8 无量纲径向距离(r/R) 无量纲径向距离(r/R) 图5GY-B,型氧煤枪中直吹管内煤粉浓度分布 a枪位2b枪位1：1.3.4.5测孔位置（见图4） Fig.5 The concentration distribution of pulverized coal in blowpipe of GY-B oxygen-coal lance 产生这种现象的主要原内是氧煤枪 插人直吹管后，枪口附近气流速度梯度 很人，动量交换十分强烈，引起了该 50 12.0 口 这域内的流动发生俐烈变化、并有可能 401 1.5 产生回流、湍流强度增大等。另外煤粉 颗粒粒度小，而小颗粒煤粉湍流扩散的 30 2 1.0 施密特数接近于、因此，其扩散率较 人，故在该区域内氧气流，直吹管主气 20 0.5 流与煤流混介极为激烈，使煤粉浓度 4 6 8 现上述变化规律。山于煤粉~出：山就与 无量纲轴向矩离(x/R) ‘气流激烈掺混、所以在离出口截i2.5 倍于直吹停直径的截面处就达到了均) 图6GY-B,型氧煤枪煤粉及氧浓度 分布状态。最然，浓度场的这特征为 最大值衰减曲线 煤混介、煤粉'气化燃烧创造了有利尔 煤粉浓度、一一一氧浓度、 件。说明所开发的这种新型氧煤枪心具 1-枪位2,2-枪位1 备了快速燃烧的良好前提 Fig.6 Attenuate curve of maximom concentra 另·方面、气一周射流于粒度较 tion of pulverized coal and oxygen for 人的颗粒具有较人的惯性因而具有·心 GY-B lance 的穿透深度，所以图中浓度的峰值位置迅速地向管壁偏斜.直：常管近管壁：。这使得射 流流动方向所对以的管壁附近父域的煤粉浓度值很高。这种情况能付燃烧和直吹管的寿 命都不利。但试验结果表明枪位可以直接彪响之。如图5是在枪位2下测得的、其尚 浓度区非常靠近管壁、即使在离管壁0.1R处，浓度峰值的相！对值还人广12.而在怆位1 下的结果（图Sb)表明，煤粉的高浓度×则偏离管壁较远、在阁管01R处.其峰值的 相对值比12小了许多。可见、通过调节枪位，以改善这种状况。 图6给出了煤粉浓度最人值沿直吹管轴线方向的哀减曲线、其中虚线是发煤枪浓 度的相应曲线。1此可知，煤粉浓度的最人值沿轴线方向华指数规律接减，H约作野：

4 0 化 京 科 技 大 学 价 报 19 9 3 年 N o . 5 闷\ 。à 恻 .0408.12 经奔妙 · 岛崛叫 厂 ` / 一 1 0 一 0 . 6 一 0 . 2 0 0 . 2 0 4 0 . 6 0 . 8 一 1 . 0 一 0石 一 0 . 2 0 0 . 2 04 0 6 0 8 无量 纲 径 向距 离 (r/ R ) 无量 纲径 向距 离 .(7 /)R 图 5 G Y一 B . 型 氧煤枪中直 吹管 内煤粉浓度分布 a 枪位 2 卜 枪位 七 1 3 、 4 、 5 测孔位 置 (见图 引 以.008162 亿\ a 薪à翅姗窦扮咧长 Fig . 5 T h e c o n e e n t r a t i o n d i s t r i b u ti o n o f p u l v e ri z e d e o a l i n b l o w p i衅 o f G、 ’ 一 B 一 o x y g e n一 e o a l l a n c e 恻袋窄钱心己基啊叫\ 甘已 nJ ; 人 、 ’, 、 卜 4030 岁 . 侧淞J 、喊 产 生 这 种 现 象 的 主要 原 因 是 气煤 枪 插 入 直吹 管 后 , 枪 日 附 近 气 流速 度 梯 度 很 人曰 , 动 量 交换十 分强 烈 , 引起 了该 区 域 内 的 流动 发 ’ :.t 剧 烈 变 化 , ; 仁了’lJ 丁能 产 生 回 流 、 湍 流强 度 增 大 等 。 另 外煤 粉 颗 粒 粒 度 小 , 而 小 颗粒 煤 粉 湍流 扩 一 散的 施密 特 数接 近 卜 l3[ ! , 囚此 , 几扩 散率较 人 , 故 在 该 区域 内 城气流 、 直吹 粉 主气 流 与煤 流棍 合极 为激 烈 , 使煤 粉 浓 度 `, 臀 现 仁述 变 化 规 律 。 山 于煤 粉 出 仁J就 与 气 流 激 烈 掺 棍 , 所 以 在 离 出 日 截 (lI 2 , 5 倍 于 直吹 管 直 径 的 截 lft 处 就 达到 了均 匀 分布 状 态 。 敏 然 , 浓 度 场 的 这 一 特 {d 为 氧煤 棍 合 、 煤 粉气 化燃 烧仓 , 1造 厂有 利条 件 。 说 明 所 开 发的 这 种 新 型 权煤 枪 已 具 备 了快 速燃烧 的 良好 前提 另 方 (l[J , 产 毛一 固 射 流 山 f 粒 度 较 人的 颗 粒 具 有 较 人 的惯 性 囚 而 具 有 定 立上泣之日 。 . 5 0 2 4 6 8 无 量纲 轴 向距 离 ( x/ R ) 图 6 G Y 一 B . 型氧煤枪煤粉及氧浓度 最大值衰减 曲线 煤粉浓度 , - - 一氧 浓度 · 卜枪 位 2 , 2 一枪位 l I 了19 . 6 A t t e 一 u a t e e u r v e o f 一 a 、 i n 一u n 一 e 砚, n e e n t r a t i o n o f P u l 、 c r i z e d c健, a l a n d o 、 》 r g c n fo r G Y 一 B 一 l a n c c 的 穿 透深 度 , 听以 图 中浓 度的峰 仇 位 ’:,lt 迅 速地 向竹 壁 偏斜 , 广t 至 1卜常 介近 竹 `比 这 使得 射 流 流动 方 向所 对应 的骨壁 附 近 区 域的 煤粉浓 度 流很 高 。 这 种情 况 ` : f 能 刊 一 燃 烧 和 广t 吹竹的 寿 命都 不 利 。 但 试验结 果 表明 , 枪 位 可以 汽接 影 响 之 。 如图 s a 是 在枪 位 2 卜测 得 的 , 其.九 浓 度 区4卜常靠 近竹 壁 , 即使 在 离竹 壁 0 . ! R 处 , 浓度 峰仔L的 相尤打八还 友 j ! . 乙 il( 在枪 位 ! 下的结果 ( 图 s b) 表明 , 煤 粉 的 高浓度 区 则偏 离管 壁较 远 , 在 离计 壁 0 . ! R 处 . 生仁峰 ’fl t 的 相对在汇比 1 . 2 小 了许 多 .叮见 . 通 过 调节 枪位 、 , l丁以 改善这 种状 况 图 6 给 出 了煤粉浓 度最 人 fl住沿 直吹竹 轴线 力 一 向的 衰减 曲线 , J纷子 , 嘴线 是 i亥乍〔煤枪 城浓 度的 相应 曲线 ’lJ 。 山此 可 知 , 煤粉 浓 度的 最 大仔针片轴线 方 向 从指 数 规 律 衰减 , 日 . 约 在趾 出

Vol.15 No.5 刘以书等：高炉氧煤枪煤粉浓度场的研究 ·441· 口截面5R处横截面上达到均匀。而相应的氧浓度达到均匀的距离为7R。可以认为，这 种氧煤枪的氧气与煤粉近似于同步分布，煤粉浓度高的区域，氧气浓度亦较高、有利于煤 粉的燃烧。 由以上分析可知，氧煤喷吹时、煤粉在直吹管内'气一固掺混剧烈、扩散速率较大，能 迅速形成煤粉z云。与形成的富氧区域相比较，煤粉达到均匀分布的轴向距离稍小.而分布 的径向离较大。这样、可以使有限的氧'气集中在煤粉浓度较高的中间区域，从而得到有 效元分利用。 4结论 ()红外透射法计算机煤粉浓度测定系统可以准确、迅速、简便和直接地测定复杂 流动条件下的煤粉浓度分布。 (2)在氧煤枪轴线方向所对应的管壁附近、存在·个煤粉浓度较大的区域、通过蹒 节枪成以改善这种状况。 (3》氧煤枪出口附近的煤粉浓度变化较为激烈，加速了气粉间的混，在离氧煤怆 口瑞截丽约2.5倍于直吹管直径的截面处，煤粉浓度分布趋于均匀。该氧煤枪的氧'气和 煤粉近似于同步分布，煤粉浓度高的区域，氧浓度也高，说明该氧煤枪设计合理，能有效 利用有限的氧气、为提高煤粉燃烧率提供了良好的条件。 感附高仲龙教投，刘述临教授的指导和常结市喷嘴徐址.沈金。洁福洋等问的大办支持 参考文献 】岑可法，樊建人·上程气固多相流的理论与计算，杭州：浙江人学出版社， 1990.526-531 2张艳允.北京科技人学硕士论文，1991 3岑可法，樊建人·燃烧流体力学.北京：水利电力出版社，1991.40 4刘应书，杨天钧等.高炉氧煤枪的布氧特性.钢铁，1994,29（1)（待发表）

V ol . 15 N o . 5 刘 应书等 : 高炉 氧煤枪煤粉浓度场的 研究 · 4 4 1 · 口 截 面 S R 处 横截 面上 达 到均 匀 。 而相 应 的 氧浓 度达到 均 匀 的距离 为 7 R 。 可 以 认为 , 这 种 氧煤枪的 氧气与 煤粉近 似于 同步 分布 , 煤粉 浓 度高 的 区 域 , 氧气浓 度亦较高 、 有利 丁煤 粉 的燃烧 。 由以 上 分 析 可 知 , 氧煤喷 吹时 . 煤 粉在 直 吹管 内 z 戈一固掺 混剧 烈 , 扩 散速 率较 大 , 能 迅 速形 成煤 粉云 。 与形 成的 富氧 区 域 相 比较 , 煤粉达 到均 匀分 布的轴 向距 离稍 小 , 而 分 布 的径 向距离 较大 。 这样 , 可 以 使有 限 的氧 气集 中在煤 粉浓 度较 高的 中间 区 域 , 从而得到有 效 充分 利 用 。 4 结论 ( i) 红 外透射 法 计算 机煤粉浓 度测定 系统 I J 以 准 确 、 迅 速 、 简 便 和直 接 地测 定复 杂 流动 条件 下的煤 粉 浓度 分布 。 (2 ) 在 氧煤枪 轴 线方向 所 对应的管 壁附 近 , 存在 一 个煤粉 浓度较 大 的 区域 , 通 过调 节枪 位 可以 改 善这 种状况 。 ( 3 ) 氧 谋枪 出 口 附近 的煤 粉浓 度变化较 为激烈 , 加速 了 气粉 间 的;昆合 , 在 离 氧煤枪 出 仁l端 截汤贻勺2 · 5 倍于 直吹 管 直径 的截 面处 , 煤 粉浓 度 分布 趋 犷均 匀 该 氧煤枪 的氧气和 煤粉 近 似 于 同步分布 , 煤粉 浓度 高的 区 域 , 氧浓 度也 高 , 说 明该氧 煤枪设计 合理 , 能 有效 利用有 限 的氧 气 , 为提 高煤 粉燃 烧率提 供 了 良好的 条件 。 感 谢 高 仲 龙 教授 、 刘述 临教 授的 指 导和 常 熟 市 喷 嘴 厂 徐 建 石 . 沈 金 牛 、 诸 福 祥 等 (司志 的 少 、 月 支持 参 考 文 献 岑 可 法 樊 建 人 . 1 _ 程 气 固 多 相 流 的 理 论 与计 算 . 杭 州 : 浙 江 大 学 出 版 社 , 19 9 0 . 5 2 6 一 5 3 1 张 艳 允 . 北京 科技 大 学硕 士论文 , 19 91 岑 可法 , 樊建 人 . 燃 烧流 体力学 , 北 京 : 水 利 电力 出版社 , 19 91 . 40 刘 应 书 , 杨 天钧等 . 高炉 氧煤 枪 的布 氧特性 . 钢铁 , 19 94 , 29 〔1) (待发表 )