·240 北京科技大学学报 2006年第3期 d(CO)A(CO)P(CaS)P= 颗粒粒径的细化和加强搅拌来强化传质可加快反 dt Mco K 应的进行，这一结论与生产实际相符8] Ar2(CaO)Pso 3结论 pasr Kr -(Cas)PB5= 以单颗粒为研究对象，对CaO颗粒在铁水中 3khmg((CaO)Pso, 的反应经历进行了研究，建立了CaO颗粒脱硫反 Pcsr Kr -(CaS)P) (10) 应的模型和渣再生反应的模型，并编程计算研究 2.3模型应用 了颗粒尺寸、传质系数、铁水初始含硫量等因素对 仍以上述涡流式脱硫反应器为例，假设反应 脱硫反应和渣再生反应的影响.计算结果合理， 进行一段时间后，脱硫剂颗粒中的CO发生反应 说明所建立的CaO颗粒脱硫反应的模型和渣再 生成CaS,脱硫剂的脱硫能力降低.对该反应器 生反应的模型是合理的.将所建立的模型与CFD 进行补O2喷吹，使CO再生，来保证脱硫反应的 相结合，即可对反应器内的铁水脱硫反应过程进 持续进行，在这里，传质系数飞与化学反应平衡 行详细的数值模拟，另外计算表明，采用本文的 常数Kg的选取与上例一致 反应参数，在初始的十几秒内，反应十分迅速，随 再生反应过程中，O2和S02的分压力在各点 后反应速率迅速降低，几十秒后，达到平衡.因 是不同的，本文仅通过渣颗粒尺寸和传质系数对 而，在实际操作中，保证铁水与反应剂的良好混合 反应过程的影响来分析模型的可行性.这两个参 后，只需较短的反应停留时间 数对反应过程的影响如图7和图8所示.渣颗粒 符号表 尺寸和传质系数对再生反应速率的影响与该参数 A react一反应界面积，m2; 1.0 (CaO)一CaO在颗粒中的体积分数； 额0.9 计算条件：(CaS)=0.99 (CaS)一CaS在颗粒中的体积分数； $0.8 K￥=0.05 m=1.0kg.m2.s khg一硫原子在铁液中的传质系数，kgm2s1; K一化学反应平衡常数； 0.5 R100.0μm Ls一硫原子在铁液中的传输常数： 03 R=50.0μm M。一硫的分子质量，kg; 0.2 R=10.0μm Mcas一CaS的分子质量，kg; 0.1 Mcao一CaO分子质量，kg; 0 50 100150200250 时间s P-气体分压力，Pa; 图7颗粒尺寸对渣再生过程的彩响 r一颗粒半径，m; Fig.7 Effect of particle size on slag regeneration [S]一硫原子的体积分数，%； 1.0 (S2-)一硫离子的体积分数，%； 0.9 计算条件：(CaS)0.99 p一密度，kg°m3； 08 R=100m Km=0.05 下标g一颗粒相； 0.6 下标hm一铁液相， 0.5 kam-s=0.1 kg.m-2.s- 04 km-=0.5 kg.m-2.s- 参考文献 Kh-g=1.0 kg.m2.s- [1]Stefan P,PhilippG,Hermann P,et al.CFD.a design tool for 0.2 a new hot metal desulfurization technology.Appl Math Mod- 0.1 elling,2002,26:337 0 50 100150200 250 [2]谢效方.铁水用CO基粉剂脱硫试验∥第五届全国炼钢会 时间6 议文集（下册）.重庆，1988：33 图8传质系数对渣再生过程的影响 [3]唐鑫，徐楚韶.铁水用石灰基粉剂脱硫的动力学模型.四川 Fig.8 Effect of transfer coefficient on slag regeneration 治金，1991(2)：29 对脱硫反应的影响相似，即随着颗粒半径的减小 【4]朱文涛.物理化学（下册），北京：清华大学出版社，1995 【5]叶树障，赵俊学，张铭，等，铁水脱硫剂的研究和发展.江西 和传质系数k的增加，反应速率加快.通过反应 治金，1998,18(1)：5北 京 科 技 大 学 学 报 年第 期 巫鱼 三竺竺些竺兰 以〕 。 尸跳 咚 丛 凡 。 声 ， 奥一 内 一 ，‘ ，， 粤黔 吞 一 二 尸琴 一 尸琴 颗粒粒径 的细化和加强搅拌来强化传质可加快反 应 的进行 ， 这一结论与生产 实际相符 「“ 〕 卜 一尸〔泪 。 尸跳 雌 一 、 尸琴 模型应用 仍以上述 涡 流 式 脱硫反 应 器 为例 ， 假 设 反 应 进行一段 时间后 ， 脱硫剂颗 粒 中的 发 生反 应 生成 ， 脱 硫剂 的脱硫 能力 降低 对 该反 应 器 进行补 喷吹 ， 使 再生 ， 来保证脱硫反 应 的 持续进行 在这 里 ， 传质系数 与化学 反 应 平 衡 常数 的选取与上例一致 再生反应过 程 中 ， 和 的分 压力在 各点 是不 同的 ， 本文仅通 过 渣颗 粒尺 寸 和 传质 系 数对 反应过程 的影 响来分析模型 的可行性 这 两个 参 数对反应过程 的影 响如 图 和 图 所示 渣颗 粒 尺寸和 传质系数对再生反应速率的影 响与该参数 计算条件 卜 戈雌 · 编 一 乃 · 一 · 一 ， 尹 一 ’” 刀 卿 夕 刀 林 八曰八 石乃乡名 夕 刀 时间 图 箱粒尺寸对渣再生过程的影响 令哥抓牟专任翼曝粼求续名彩 馆 计算条件 林 犬碗 住 结论 以单颗粒为研究对象 ， 对 颗 粒在铁 水 中 的反应经 历进行 了研究 ， 建立 了 颗 粒脱硫反 应的模型和渣再 生反 应 的模型 ， 并编 程 计算研 究 了颗粒尺寸 、 传质系数 、 铁水初始含硫量等因素对 脱硫 反 应 和 渣 再 生反 应 的影 响 计 算结果 合理 ， 说 明所建立 的 颗 粒 脱 硫 反 应 的 模 型 和 渣 再 生反应 的模型是合理 的 将所建立 的模型与 相结合 ， 即可对 反 应 器 内的铁 水脱硫 反 应过 程进 行详细 的数值模拟 另外计算表 明 ， 采用本文的 反应 参数 ， 在初始的十几秒 内 ， 反应 十分迅速 ， 随 后反应 速 率迅 速 降低 ， 几 十秒 后 ， 达 到 平衡 因 而 ， 在实际操作 中 ， 保证铁水与反应剂 的 良好混合 后 ， 只需较短 的反应停 留时 间 符号表 一反应界 面积 ， 一 在颗粒 中的体积分数 一 在颗粒 中的体积分数 厂硫原子在铁液 中的传质系数 ， 掩 · 一 · 一 ‘ 。 一化学反应平衡常数 一硫原子在铁液 中的传输常数 一硫 的分子质量 ， 一 的分子质量 ， 一 分子质量 ， 尸一气体分压力 ， 一颗粒半径 ， 〔 」一硫原子 的体积分数 ， 梦 一 一硫离子的体积分数 ， ，一密度 ， · 一 ’ 下标 一颗粒相 下标 一铁液相 鲡 一 一 一 ， 一 ‘ 编 一 一 一， 一， 考 文 献 蠕 一 沂 吨 · 一 · 一 ， ， ， ， ， ， 眼 ， 侧 雌 ， ， 谢效方 铁水用 。 〕 基粉剂脱硫试验 第五届 全 国炼钢会 议文集 下册 重庆 唐鑫 ， 徐楚韶 铁水用石 灰基粉剂脱硫的动力学模型 四 川 冶金 ， 朱文涛 物理化学 下册 北京 清华大学 出版社 ， 叶树峰 ， 赵俊学 ， 张铭 ， 等 铁水脱硫剂的研究和发展 ， 江西 冶金 ， ， ， 飞， ‘飞︸ 厂卫尸 巧 间 时 的 耸恶刻曝令哥名掌攀专撅李彩 图 传质系数对渣再生过程的影响 廿 此 对脱硫反应 的影 响相似 ， 即 随着颗 粒半径 的减 小 ’囚 和传质系数 的增 加 ， 反 应 速 率加快 通 过 反 应