铁水KR脱硫搅拌器设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109918834A(43)申请公布日2019.06.21(21)申请号201910218905.9(22)申请日2019.03.21(71)申请人武汉钢铁有限公司地址430083湖北省武汉市青山区厂前2号门股份公司机关(72)发明人欧阳德刚李明晖罗安智(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人赵龙骧冯超(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)C21C1/02(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称铁水KR脱硫搅拌器设计方法(57)摘要本发明公开了一种铁水KR脱硫搅拌器设计方法，该方法首先根据铁水罐的平均直径D与额定最大铁水装载量，计算获得的铁水罐铁水深度；计算得到新搅拌器的叶轮直径和叶片有效高度b，再计算的新搅拌器结构参数；根据即将下线的搅拌器的最大允许转速和新搅拌器的搅拌转速，确定搅拌装置的搅拌转速调控范围；并校核与修正定铁水罐的最大装载量；根据新搅拌器相关参数计算新搅拌器的理论搅拌功率和选型确定；对新搅拌器的结构尺寸进行经验修正。本发明通过不同叶片结构与叶片数量的搅拌器水模试验与工业应用数据的统计分析，确定了叶片数量与叶片结构的经验修正方法，保证了不同结构搅拌器最佳的搅拌混合分散效果与KR脱硫反应动力学条件。CN109918834ACN109918834A权利要求书1/3页1.一种铁水KR脱硫搅拌器设计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)根据铁水罐的平均直径D与额定最大铁水装载量W，计算获得的铁水罐铁水深度H；2)搅拌器结构参数关联关系经验设定a.对于新上线的新搅拌器的经验设定如下：(1)搅拌器插入深度Z为：Z＝(0.45～0.5)×H；(2)叶片有效高度b为：b＝(0.625～0.700)×d，d为新搅拌器叶轮直径；b.对于即将下线的搅拌器，经验设定如下：(1)对于即将下线搅拌器，搅拌转速达到搅拌设备的最高设计允许转速，为N1(2)即将下线搅拌器叶轮直径d1＝d-2E1；(3)即将下线搅拌器叶片有效高度b1＝b-2E2；(4)即将下线搅拌器实际插入深度Z1＝Z-E2；其中，E1为搅拌器径向允许磨损厚度；E2为搅拌器叶片顶部与底部轴向允许磨损厚度；3)即将下线的搅拌器结构参数计算：a.当即将下线的搅拌器漩涡深度△H11＝Z1、搅拌转速等于搅拌设备的最高设计允许转速N1，搅拌器叶片数量np＝3或4时；采用下述公式(1)计算，得到即将下线搅拌器的叶片有效高度b1和叶轮直径d1；b.将上述即将下线的搅拌器的搅拌转速N1和步骤a)中得到即将下线搅拌器的叶片有效高度b1和叶轮直径d1代入下述公式(2)中，即得到此时，即将下线的搅拌器的搅拌漩涡上涨高度△H21；c.根据步骤a)中得到即将下线搅拌器的叶片有效高度b1和叶轮直径d1以及最大允许磨损量的设定值，即为E1和E2，计算得到新搅拌器的叶轮直径d，即d＝d1+2E1和叶片有效高度b，即b＝b1+2E2；式中：△H11为即将下线的搅拌器漩涡深度(m)，△H21为即将下线的搅拌器漩涡上涨高度(m)，D为铁水罐的平均直径(m)，N1为搅拌器允许的最高转速(rpm)，b1为即将下线搅拌器的叶片高度(m)，d1为即将下线搅拌器的叶轮直径(m)，y1为刚性回转体和容器半径之比，rc1刚2性回转体半径(m)，Re1为雷诺数，g为重力加速度(m/s)，μ为液体粘度(Pa·s)，np为叶片个3数，np为3个或4个，ρ为液体密度(kg/m)；2CN109918834A权利要求书2/3页4)上线使用前的新搅拌器结构参数计算：a.根据步骤3)计算得到的新搅拌器的叶轮直径d和叶片有效高度b，设定新搅拌器的搅拌漩涡深度△H12＝Z＝(0.45～0.5)×H，采用下述公式(3)，分别计算得到np＝3或4的新搅拌器的搅拌转速N2，b.将步骤a)中得到新搅拌器的搅拌转速N2、新搅拌器的叶轮直径d和叶片有效高度b代入公式(4)中，得到此时的新搅拌器的搅拌漩涡上涨高度△H22；式中：△H12为新搅拌器的漩涡深度(m)，△H22为新搅拌器的漩涡上涨高度(m)，D为铁水罐的平均直径(m)，N2为新搅拌器的搅拌器转速(rpm)，b为新搅拌器的搅拌器叶片高度(m)，d为新搅拌器的叶轮直径(m)，y2为刚性回转体和容器半径之比，rc2刚性回转体半径(m)，Re22雷诺数，g为重力加速度(m/s)，μ为液体粘度(Pa·s)，np为叶片个数，np为3个或4个，ρ为液体密度(kg/m3)；5)根据即将下线的搅拌器的最大允许转速N1和步骤4)计算确定的新搅拌器的搅拌转速N2，确定搅拌装置的搅拌转速调控范围为N2～N1；由于新搅拌器的搅拌漩涡深度△H12大于即将下线搅拌器的搅拌漩涡深度△H11，