本实用新型专利技术提供了一种模拟高炉固液气三相运行实验装置，该实验装置包括模拟高炉（1）、空气加热炉（2）、气瓶（3），其中，模拟高炉（1）上的围管（8）与空气加热炉（2）通过硅胶管连接，空气加热炉（2）与气瓶（3）用气管连接。本实用新型专利技术能够全面模拟高炉固液气三相运行的物理过程以及内部物料的运行情况，并且操作简单，实验原料廉价易得，模拟过程透明直观。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了一种模拟高炉固液气三相运行实验装置，该实验装置包括模拟高炉（1）、空气加热炉（2）、气瓶（3），其中，模拟高炉（1）上的围管（8）与空气加热炉（2）通过硅胶管连接，空气加热炉（2）与气瓶（3）用气管连接。本技术能够全面模拟高炉固液气三相运行的物理过程以及内部物料的运行情况，并且操作简单，实验原料廉价易得，模拟过程透明直观。【专利说明】模拟高炉固液气三相运行实验装置
本技术属于高炉炼铁
，尤其涉及一种模拟高炉内部固液气三相运行情况的实验装置。
技术介绍
在高炉冶炼过程中，高炉内部炉料下降、气流上升，固液气三相物质在运动中进行复杂的变化。高炉是一个黑箱，科技工作者一直在研究和模拟其内部物料的运行情况。然而，国内文献公布的物理模型，一般只针对高炉冶炼中的某个过程，例如布料过程或炉缸底铁水流动，但还没有见到全面模拟高炉固液气三相运行的物理模型或实验装置的公开文献。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中物理模型的不足，本技术提供了一种模拟高炉内部三相物质运行的装置。该装置具有透明可视化的容器并且具有完整的模拟高炉各个部分的结构，能够全面模拟高炉固液气三相运行的物理过程以及内部物料的运行情况，具体地说，可模拟炉料下降、炉料软熔、渣铁形成、高炉出铁、气流上升等过程。本技术采用如下技术方案来实现其目的:本技术的模拟高炉内部固液气三相运行情况的实验装置包括一种模拟高炉内部固液气三相运行情况的实验装置，其特征在于，该实验装置包括模拟高炉本体的模拟高炉1、空气加热炉2、气瓶3，其中，模拟高炉I上设有围管8和与围管8连通的多个进气孔9，围管8与空气加热炉2连接，空气加热炉2与气瓶3连接。模拟高炉I还可以设有出水口 4、金属网5、加热管6、热电偶7 ;其中，加热管6和热电偶7位于模拟高炉I的下部，金属网5设置在模拟高炉I内部的下方，围管8设置在金属网5上方的模拟高炉I外周。在本技术的实施例中，所述连接方式通过硅胶管连接或者管道连接。在本技术的实施例中，所述模拟高炉I全高740_920mm，炉喉1-1直径170-190mm,炉身 1-2 高 450_500mm，炉腰 1-3 直径 250_300mm，炉腰 1-3 高 50_80mm，炉腹 1-4高 70-100mm,炉缸 1-5 直径 220-260mm,炉缸 1-5 高 60_90mm。在本技术的另一实施例中，所述模拟高炉I全高800mm，炉喉1-1直径180mm，炉身1_2高470mm,炉腰1-3直径280mm,炉腰1-3高60mm,炉腹1-4高80mm,炉缸1-5直径240mm,炉缸 1-5 高 80mm。所述模拟高炉I可以是透明容器或者半透明容器。在本技术的实施例中，模拟高炉I模拟高炉本体，空气加热炉2模拟热风炉，出水口 4模拟出铁口，金属网5用于承载实验原料，加热管6将水加热使实验原料融化，围管8模拟高炉热风围管，进气孔9模拟高炉风口。根据本技术的另一方面，一种使用本技术的实验装置模拟高炉内部固液气三相运行情况的实验方法，该实验方法包括下述步骤:该实验方法包括下述步骤:(a)向模拟高炉(I)加水；(b)将实验原料模拟高炉布料的方式加入实验装置中；(C)通过空气加热炉(2)向模拟高炉(I)通入热空气；(d)将模拟高炉(I)中的水加热至实验原料熔点；(e)先将进气孔处的实验原料熔化，形成局部空腔；再由上至下逐渐融化并向下滴落至底部，使原料被部分溶解；(f)每隔一段时间，将熔化的原料从出水口(4)排出。在本技术的一个实施例中，根据本技术的一个实施例的实验原料包括:冰糖，粒度为6?7mm，模拟焦炭；冰颗粒，粒度2?3mm，模拟烧结矿，其内核为植物油凝固颗粒，用于模拟烧结矿中的脉石；尿素，粒度I?2mm，模拟球团矿。与现有技术相比，本技术的实验装置的有益效果在于能够全面模拟高炉固液气三相运行的物理过程以及内部物料的运行情况，具体地说，可模拟炉料下降、炉料软熔、气流上升、渣铁形成、高炉出铁等过程。【专利附图】【附图说明】图1是本技术的示意性结构图。【具体实施方式】以下结合附图和示例性实施例详细描述本技术模拟高炉内部固液气三相运行情况的实验装置的设计原理和结构组成。本技术的工作原理是，根据实际高炉中的结构以及实际高炉在炼铁过程中经历的各个过程利用本技术进行模拟实验。在实际高炉冶炼过程中，炉料不断下降，并与上升的高温煤气流相接触，矿石和熔剂被加热、分解、还原，经软化、熔融，最后形成铁水和熔渣，积存于炉缸，定期或连续排出炉外；焦炭则被氧化形成上升的煤气流。其中，炉料在各区内物理状态不同，运行特性也不一样。风口区以上属固-气二相区或固-气-液三相区。炉料运动指的是固体料的运行及其中矿石软熔后的流动状态；风口区以下的炉缸内，汇集流下的渣和铁因密度不同而分层存在(渣上铁下)，固态焦炭浸没在渣铁之中。随着冶炼进行，渣、铁层逐渐增厚并定期或连续排出，所以此区内的炉料运动主要指液态渣、铁的流动和焦炭的沉浮状态。固体料流受装料设备特性的限制，炉料入炉后料面呈中心低、边缘高的斜面。但由于风口上方的焦炭不断落入回旋区燃烧，而风口区位于炉子边缘，加上炉身逐渐扩展的形状影响，故边缘比中心下料快，使料层愈往下愈趋平坦，具体地说，一般炉喉下料快，进入炉身后随炉型扩展，速度减慢，软熔后速度又加快。此外，同一高度上径向不同点的料速不同。炉墙边缘处于风口焦炭燃烧区上方，下料最快；处于死料柱正上方的炉子中心区域下料最慢；中间区则介于两者之间。就整体而言，在炉身块状带，炉料大体上是呈活塞流动状态向下运行。为了克服现有技术中的模型不能够完全模拟高炉炼铁过程的不足，并且根据实际高炉中的固液气三相运行的基本原理，提出了本技术，用于模拟炉内运行规律和高炉固液气三相运行规律，以进行实验研究。然而，本技术的构思不限于此，可以适用于任何炉型的模拟。本技术提供的模拟高炉内部三相物质运行的装置主要包括:模拟高炉1、空气加热炉2、气瓶3。模拟高炉I模拟高炉本体，可从其上部加入实验原料；空气加热炉2模拟热风炉；出水口 4模拟出铁口 ；金属网5用于承载实验原料；加热管6可将水加热，热水可使实验原料融化；围管8 |旲拟闻炉热风围管；进气孔9 |旲拟闻炉风口 ；用粒度为6?7mm的冰糖颗粒模拟焦炭、2?3mm冰颗粒模拟烧结矿、I?2mm的尿素颗粒模拟球团矿。冰颗粒内有植物油凝固颗粒，用于模拟烧结矿所含脉石。制作方法为凝结的植物油颗粒浸水后冷冻、破碎。在实际高炉中，铁矿石在下降过程中被还原、软熔、形成渣铁。根据这一特点，利用含有植物油内核的冰颗粒模拟烧结矿，冰颗粒遇到热空气流而熔化出的水穿过料层滴落至装置底部。其植物油内核到达金属网5处，与热空气和60°C的温水接触并熔化为液体，漂浮于温水表面，这一过程模拟高炉渣铁的形成过程。在实际高炉中，焦炭起到炉料骨架的作用，在下降过程中缓慢消耗。根据这一特点，利用冰糖颗粒模拟焦炭。在实验原料下降过程中，冰糖颗粒缓慢溶于水滴中，其固态可维持到装置金属网处。尿素为圆滑颗粒，用于模拟球团矿，在下降过程中逐渐溶于水中，至消失。此外，实际高炉存在风口循环区，本技术的实验装置的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟高炉固液气三相运行实验装置，其特征在于，该实验装置包括模拟高炉（1）、空气加热炉（2）、气瓶（3），其中，模拟高炉（1）上设有围管（8）和与围管（8）连通的多个进气孔（9），围管（8）与空气加热炉（2）连接，空气加热炉（2）与气瓶（3）连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张曦东，曾加庆，杨利彬，郑丛杰，赵进宣，吴伟，林瑛，董睿，蔡伟，余健，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：新型
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。