燒結(jié)豎罐床層內(nèi)的空隙率分布特性

馮軍勝，董輝，曹崢， 王愛(ài)華(.東北大學(xué)　國(guó)家環(huán)境保護(hù)生態(tài)工業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧　沈陽(yáng)，089；.鞍鋼股份有限公司，遼寧　鞍山，4000)

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燒結(jié)豎罐床層內(nèi)的空隙率分布特性

馮軍勝1，董輝1，曹崢2， 王愛(ài)華1
(1.東北大學(xué)國(guó)家環(huán)境保護(hù)生態(tài)工業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng)，110819；2.鞍鋼股份有限公司，遼寧鞍山，114000)

摘要：采用注水法并結(jié)合斷層圖像分析法對(duì)燒結(jié)礦床層內(nèi)平均空隙率和徑向空隙率分布規(guī)律進(jìn)行研究，考察床層幾何因子對(duì)床層平均空隙率的影響，以及在不同床層幾何因子條件下，床層徑向空隙率分布規(guī)律。研究結(jié)果表明：影響床層空隙率分布的主要因素為燒結(jié)礦顆粒直徑和豎罐直徑。其中，在較小床層幾何因子(D/dp＜120)條件下，燒結(jié)礦顆粒直徑不變時(shí)，床層平均空隙率隨床層直徑的增大而減?。环粗?，床層平均空隙率不隨顆粒直徑和罐體直徑的變化而變化；床層空隙率在壁面處達(dá)到最大值，并向床層中心衰減，在床層中心處達(dá)到最小值。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦；填充床；固定床；床層幾何因子；空隙率

燒結(jié)過(guò)程余熱資源高效回收與利用是降低燒結(jié)工序能耗的主要途徑之一[1?2]。燒結(jié)余熱豎罐式回收是針對(duì)于傳統(tǒng)燒結(jié)余熱回收系統(tǒng)的弊端[3]，借鑒干熄焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)和工藝提出的一種燒結(jié)礦余熱高效回收方式[4?5]，其具有漏風(fēng)率低、氣固熱交換充分、出口熱載體能級(jí)高等優(yōu)點(diǎn)。就結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而言，燒結(jié)余熱回收豎罐是一種散料床式氣固逆流熱交換裝置，豎罐床層內(nèi)氣流阻力特性和氣固傳熱特性是決定燒結(jié)余熱罐式回收可行性的2個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，而床層空隙率分布是影響床層內(nèi)氣體流動(dòng)，進(jìn)而影響氣流阻力特性和氣固傳熱特性的核心因素。近年來(lái)，許多學(xué)者為探索床層內(nèi)空隙率分布規(guī)律進(jìn)行大量工作。GOVINDARAO 等[6]采取幾何計(jì)算的方法來(lái)預(yù)測(cè)空隙率分布；MUELLER[7]對(duì)前人的研究成果進(jìn)行了總結(jié)，得到了僅包含1個(gè)方程的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，該模型考慮了空隙率的衰減分布，并引入了床層幾何因子(D/dp，其中，D 為床層直徑，dp為顆粒平均粒徑)，即考慮床層直徑與顆粒粒徑的比值對(duì)空隙率變化的影響。隨后 MUELLER[8]又通過(guò)實(shí)驗(yàn)提出了1個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，但該公式不能與床層邊緣附近的空隙率波動(dòng)很好地吻合；NGUYEN等[9]采用核磁共振成像技術(shù)測(cè)定均勻顆粒條件下填充床內(nèi)空隙率分布；KUBIE[10]研究了非均勻顆粒條件下隨機(jī)填充床壁面區(qū)域的空隙率分布。此外，一些學(xué)者還采用其他方法對(duì)床層空隙率分布進(jìn)行了研究[11?14]。由于燒結(jié)礦形狀的嚴(yán)重不均勻性，造成了燒結(jié)礦顆粒形狀因子(球形度)較小，而燒結(jié)豎罐內(nèi)徑較大，使得罐體內(nèi)床層幾何因子(床層直徑與顆粒粒徑之比)也較大，這2種情況給研究燒結(jié)礦床層空隙率分布規(guī)律增加了很大的難度。迄今為止，有關(guān)固定床層內(nèi)空隙率分布的研究對(duì)象主要為球體或者形狀均勻的顆粒，關(guān)于燒結(jié)礦這種形狀嚴(yán)重不均勻，顆粒形狀因子較小，同時(shí)罐體床層幾何因子較大的床層空隙率分布研究較少，為此，本文作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)的手段，研究燒結(jié)床層內(nèi)平均空隙率和徑向空隙率的分布規(guī)律，得出床層幾何因子對(duì)床層平均空隙率和徑向空隙率分布的影響規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上，擬合出描述罐體內(nèi)床層空隙率的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，以便為研究罐體內(nèi)氣流阻力特性和氣固傳熱特性提供參考。

1　實(shí)驗(yàn)方法及過(guò)程

1.1實(shí)驗(yàn)方法

采用注水法和斷層圖像分析法研究罐體內(nèi)床層平均空隙率和徑向空隙率分布規(guī)律。斷面圖像分析法的基本原理是將不同粒徑的燒結(jié)礦隨機(jī)落入不同直徑的圓管之中，然后向圓管內(nèi)注入與燒結(jié)礦顏色形成強(qiáng)烈對(duì)比的淀粉溶液，待溶液達(dá)到一定高度后，利用高清相機(jī)對(duì)圓管斷面進(jìn)行拍照，而后利用圖片裁剪和Image J處理軟件對(duì)所拍相片進(jìn)行處理和分析，得到空隙部分面積所占整體截面面積的百分比，即床層截面的平均空隙率，最后再對(duì)該相片進(jìn)行徑向剖分和后續(xù)處理，得到床層徑向空隙率分布規(guī)律。

淀粉溶液達(dá)到的高度將由對(duì)該組實(shí)驗(yàn)采用稱質(zhì)量法所得到的整體空隙率決定。稱質(zhì)量法的基本原理是將已浸泡至飽和狀態(tài)的燒結(jié)礦隨機(jī)落入不同直徑的圓管中，加入清水使之達(dá)到溢出的臨界狀態(tài)。通過(guò)稱量加水前后的質(zhì)量差，求得燒結(jié)礦之間的空隙體積，再根據(jù)圓管直徑和燒結(jié)礦床層高度，計(jì)算出床層體積，空隙體積與床層體積之比即為床層整體平均空隙率。由于采用稱質(zhì)量法得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際床層空隙率相差不大，因此，可以將采用斷層圖像分析法所得到床層截面平均空隙率與采用稱質(zhì)量法得到的床層整體平均空隙率進(jìn)行對(duì)比，確定淀粉溶液的實(shí)際高度，以便于后續(xù)研究床層徑向空隙率分布規(guī)律。

斷層圖像分析法有效地避免了對(duì)燒結(jié)礦顆粒的切割，同時(shí)繼續(xù)沿用剖分法中的分析過(guò)程，其主要研究的是燒結(jié)礦床層徑向空隙率分布，暫不考慮高度上的空隙率變化。因此，只分析表層斷面，對(duì)燒結(jié)礦的堆積高度無(wú)過(guò)多要求，但每次實(shí)驗(yàn)只能得到1組數(shù)據(jù)，這樣就需要多次重復(fù)試驗(yàn)來(lái)代替剖分效果，且此方法受人為偶然因素影響較大，同樣需要多次重復(fù)測(cè)量以減小誤差。

1.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

本實(shí)驗(yàn)所研究的燒結(jié)礦為不同粒徑且形狀不規(guī)則的顆粒。實(shí)驗(yàn)中將燒結(jié)礦分為篩分料和未篩分料。篩分燒結(jié)礦每組粒徑范圍為0～10，10～20和20～30 mm。未篩分燒結(jié)礦主要由未經(jīng)過(guò)篩分的燒結(jié)礦顆粒組成，粒徑分布較廣，范圍為0～30 mm，平均粒徑約20 mm。將篩分后的燒結(jié)礦分組編號(hào)，用清水浸泡一段時(shí)間。計(jì)算床層幾何因子(D/dp)時(shí)前3組粒徑分別按各自的平均直徑計(jì)算，未篩分料不予計(jì)算。實(shí)驗(yàn)中模擬床層的管道采用6種不同管徑PVC管(310，348，450，470，510和600 mm)，管子高度為200～300 mm。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為床層平均空隙率和床層徑向空隙率分布2部分。首先對(duì)斷面平均空隙率進(jìn)行測(cè)量，確定最佳的淀粉溶液高度，然后對(duì)測(cè)量后的圖片進(jìn)行后續(xù)處理分析，得到床層徑向空隙率分布規(guī)律。具體過(guò)程如下。

1)將不同粒徑的燒結(jié)礦依次裝入10 種不同直徑的管子內(nèi)，形成隨機(jī)填充結(jié)構(gòu)。將最上層顆粒所在的床層高度按顆粒粒徑劃分為 5～10 等份，然后將淀粉溶液按順序注入不同等份高度處。

2)用相機(jī)對(duì)每個(gè)等份時(shí)的截面進(jìn)行拍照，得出不同等份高度時(shí)的床層斷面平均空隙率。利用 Image J軟件先將所得照片改為 8位像素即黑白照片以排除部分顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，而后通過(guò)此軟件的 Type工具將圖片處理成灰度圖，調(diào)整為適合觀察的灰度，然后使用 Threshold 工具將深顏色部分覆蓋。由于照片質(zhì)量存在差異且部分照片燒結(jié)礦位置上存在一些反光點(diǎn)，覆蓋前還需對(duì)灰度圖的補(bǔ)償率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，來(lái)補(bǔ)償因照片中反光點(diǎn)以及亮點(diǎn)造成的誤差。處理前后的圖片對(duì)比如圖1所示，圖1中黑色部分為燒結(jié)礦，白色部分為淀粉溶液。

圖1　床層斷面圖片處理對(duì)比示意圖Fig.1　Comparison schematics of bed layer image processing

3)通過(guò)Image J軟件中的Analyze Particles工具對(duì)所得圖片進(jìn)行分析計(jì)算，得出黑色部分面積占整個(gè)圖片面積的百分比，再計(jì)算得到白色部分占整個(gè)部分的百分比，即床層斷面空隙率。

4)將不同等份高度時(shí)的床層斷面空隙率與采用稱質(zhì)量法得到的床層整體空隙率進(jìn)行對(duì)比，越接近床層整體空隙率的等份高度，就是所要確定的最佳淀粉溶液高度。

5)對(duì)每組最佳淀粉溶液高度所對(duì)應(yīng)的圖片沿徑向進(jìn)行分段剖分，將圓形的床層截面劃分為若干個(gè)環(huán)形區(qū)域，每個(gè)同心圓的大小由管徑和顆粒粒徑?jīng)Q定，白線為剖分曲線，如圖 2所示，根據(jù)每個(gè)環(huán)形區(qū)域空隙率的變化情況即可得到床層斷面徑向空隙率變化規(guī)律。

6)對(duì)以上5個(gè)過(guò)程進(jìn)行大量重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到可重復(fù)性，即實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間變化很小，然后對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值。最后利用Origin軟件對(duì)得出的空隙率平均值進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算分析。

圖2徑向剖分示意圖Fig.2Schematic of radial subdivision

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1床層平均空隙率隨床層幾何因子的變化

實(shí)驗(yàn)設(shè)定的床層幾何因子D/dp范圍為12～120，表1所示為床層平均空隙率與床層幾何因子間的變化關(guān)系。

表1　不同床層幾何因子下的床層平均空隙率Table1　Average voidage fraction of different bed geometric factors

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)繪制床層平均空隙率隨床層幾何因子變化的擬合曲線，如圖3所示。

圖3　床層空隙率隨床層幾何因子變化曲線Fig.3　ChangeCurve of bed layer voidage with bed geometric factor

從圖3可知：床層空隙率隨床層幾何因子的增大而減小，并最終趨于定值。這是由于隨著床層幾何因子的增大，邊緣效應(yīng)對(duì)床層空隙率的影響也逐漸減弱，同時(shí)由于布料方式對(duì)床層空隙率的影響也會(huì)逐漸減小。在相同顆粒粒徑條件下，隨著管徑的不斷增大，與管壁接觸的顆粒數(shù)目也會(huì)不斷增加，由于燒結(jié)礦顆粒的不均勻性，燒結(jié)礦與管壁進(jìn)行面接觸的比率會(huì)越來(lái)越大，從而造成管壁邊緣處的空隙率不斷減小，邊緣空隙率隨床層幾何因子的變化如圖 4所示。當(dāng)床層幾何因子大于某一數(shù)值后，邊緣處的空隙率幾乎不會(huì)發(fā)生變化，由于床層空隙率受邊緣效應(yīng)的影響很大，因此，床層空隙率也會(huì)隨著床層幾何因子的不斷增大而最終趨于定值。

圖4邊緣空隙率隨床層幾何因子變化曲線Fig.4ChangeCurve of edge void fraction with bed geometric factor

根據(jù)圖3中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合函數(shù)如下：

式中：ε為床層平均空隙率；D 為床層直徑，mm；dp為顆粒平均粒徑，mm；D/dp為床層幾何因子。

擬合所得的函數(shù)的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值之間的平均相對(duì)誤差為1.96%，所得預(yù)測(cè)函數(shù)基本符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總體規(guī)律。由于函數(shù)表達(dá)式中D/dp的最小值為12，因此，床層幾何因子小于12的情況不能通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析得出。但基于本實(shí)驗(yàn)所圍繞的燒結(jié)余熱豎罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，較小床層幾何因子可不考慮。

2.2床層斷面徑向空隙率分布

2.2.1床層徑向空隙率分布規(guī)律

本部分實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍?duì)所得照片進(jìn)一步處理，利用若干同心圓對(duì)原始斷面裁圖后，分析每個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)的空隙率，進(jìn)而得到空隙率在半徑方向上的變化規(guī)律。以環(huán)形區(qū)域邊緣到管子中心的距離與圓管半徑之比為橫坐標(biāo)，以該環(huán)形區(qū)域的空隙率為縱坐標(biāo)，分別得到不同顆粒粒徑條件下不同管徑的空隙率分布情況，繪制全部結(jié)果如圖5所示。

該部分實(shí)驗(yàn)對(duì)3組粒徑范圍和未篩分料進(jìn)行分析，管徑范圍為 310～600 mm。從圖5可知：燒結(jié)床層徑向空隙率變化規(guī)律基本符合HAMEL等[15]對(duì)木屑床層空隙率徑向分布的測(cè)量結(jié)果。床層空隙率在管壁附近存在峰值，并向床層中心衰減，到床層中心處達(dá)到最小值。在床層邊緣處存在空隙率的明顯波動(dòng)。

由于圖 5(b)和圖 5(c)中所使用的燒結(jié)礦顆粒在篩分時(shí)較為均勻，并沒(méi)有混雜顆粒較小的燒結(jié)礦，因此，空隙率在床層中心處波動(dòng)較小，并且在床層中心到管壁的一段距離內(nèi)空隙率成線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，到管壁處由于邊緣效應(yīng)的存在而達(dá)到最大值。圖 5(a)和圖 5(d)所示的床層徑向空隙率分布規(guī)律較相似，在床層中心處存在較大的波動(dòng)，并且在床層中心到管壁的一段距離內(nèi)空隙率波動(dòng)很小，到管壁處由于邊緣效應(yīng)的存在而達(dá)到最大值，這與實(shí)際生產(chǎn)豎罐床層內(nèi)徑向空隙率分布較規(guī)律較相似。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)中，由于布料方式的影響，在布料時(shí)，顆粒大的燒結(jié)礦一般會(huì)集中在罐體內(nèi)壁處，而較小的燒結(jié)礦包括粉礦會(huì)集中在罐體中心處。同時(shí)，燒結(jié)礦在罐體內(nèi)下移的過(guò)程中，由于豎罐是中心處排料，這就造成中心處燒結(jié)礦的下移速度會(huì)大于內(nèi)壁處燒結(jié)礦的下移速度，這也為在下移過(guò)程中由于摩擦、碰撞等因素產(chǎn)生的粉礦向床層中心處偏移創(chuàng)造了條件。這2種情況造成中心處的空隙率要遠(yuǎn)小于床層的平均空隙率，從而造成豎罐內(nèi)氣流的嚴(yán)重偏析，在實(shí)際生產(chǎn)中要避免這種情況的發(fā)生。

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可確定，在非均勻顆粒作為物料的填充床中同樣有邊緣效應(yīng)的存在，其影響規(guī)律與使用均勻顆粒時(shí)基本相同。但使用均勻顆粒時(shí)，靠近壁面的顆粒與壁面大多為點(diǎn)接觸，此處空隙率為1或很接近1[16]。由于本實(shí)驗(yàn)所研究的燒結(jié)礦顆粒為形狀極不規(guī)則的顆粒，與均勻球體作為填料時(shí)的情況會(huì)有所不同。

2.2.2床層徑向空隙率分布函數(shù)

由于未篩分料更符合實(shí)際生產(chǎn)條件，因此，研究未篩分床層徑向空隙率分布規(guī)律具有重要的意義。圖5(a)中所使用的燒結(jié)礦粒徑范圍為 0～10 mm，相比于10～20 mm和20～30 mm的粒徑范圍，其中混雜著很多粒徑較小的顆粒，與實(shí)驗(yàn)中所使用的未篩分料沒(méi)區(qū)別，圖 5(a)和圖 5(d)所示的床層徑向空隙率分布規(guī)律已經(jīng)說(shuō)明了這一點(diǎn)，因此，可以將粒徑范圍為0～10 mm的燒結(jié)礦當(dāng)作未篩分料處理。由圖3可知：在較大的床層幾何因子條件下，床層空隙率趨于定值，因此，可以用圖5(a)中D為470，510和600 mm條件下的床層徑向空隙率分布規(guī)律替代在實(shí)際生產(chǎn)中較大床層幾何因子條件的床層徑向空隙率分布規(guī)律，結(jié)果如圖 6所示。

圖5　床層徑向空隙率分布曲線Fig.5　VariationCurves of bed layer radial voidage

圖6　未篩分料徑向空隙率分布曲線Fig.6　VariationCurve of nature size radial voidage

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合函數(shù)如下：

式中：εr為床層徑向空隙率；R 為豎罐半徑，mm；r為豎罐內(nèi)環(huán)形床層區(qū)域距罐體中心的距離，mm；r/R的范圍為0～1。

將式(2)沿徑向積分得床層平均空隙率為0.4031，與實(shí)際值相比，相對(duì)誤差僅為1.92%。因此，可將式(2)作為在較大床層幾何因子條件下未篩分床層的徑向空隙率分布函數(shù)。

3 結(jié)論

1)與稱質(zhì)量法測(cè)量床層平均空隙率相比，斷層圖像分析法不僅能得到床層平均空隙率，而且可以獲得床層徑向空隙率的變化規(guī)律。

2)床層平均空隙率隨床層幾何因子的增大而減小，并最終趨于定值。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出了床層平均空隙率與床層幾何因子之間的函數(shù)關(guān)系。

3)由于燒結(jié)礦填充床內(nèi)存在邊緣效應(yīng)，床層空隙率在壁面的附近有較大波動(dòng)。床層空隙率在管壁附近存在峰值，并向床層中心衰減，到床層中心處達(dá)到最小值。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出了在較大床層幾何因子條件下(D/dp＞100)未篩分料徑向空隙率分布函數(shù)關(guān)系式。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡九菊,王建軍,陳春霞,等.鋼鐵企業(yè)余熱資源的回收與利用[J].鋼鐵,2007,42(6):1?7.CAI Jiuju,WANG Jianjun,CHENChunxia,et al.Waste heat recovery and utilization in iron and steel industry[J].Iron and Steel,2007,42(6):1?7.

[2]董輝,郭寧,楊柳青,等.燒結(jié)余熱利用中燒結(jié)混合料干燥過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,31(4): 546?549.DONG Hui,GUO Ning,YANG Liuqing,et al.Experimental study on drying process of mixture being sintered utilizing waste heat[J].Journal of Northeastern University(Natural Science),2010,29(4): 546?549.

[3]董輝,趙勇,蔡九菊,等.燒結(jié)?冷卻系統(tǒng)的漏風(fēng)問(wèn)題[J].鋼鐵,2012,47(1): 95?99.DONG Hui,ZHAO Yong,CAI Jiuju,et al.On the air leakage problem in sinteringCooling system[J].Iron and Steel,2012,47(1): 95?99.

[4]蔡九菊,董輝.燒結(jié)過(guò)程余熱資源的豎罐式回收與利用方法及其裝置: 200910187381.8[P].2009?09?15.CAI Jiuju,DONG Hui.The method and device of sintering waste heat recovery and utilization with vertical tank: 200910187381.8[P].2009?09?15.

[5]DONG Hui,JIA Fengrui,ZHAO Yong,et al.Experimental investigation on the drying process of the sinter mixture[J].Powder Technology,2012,218(2):1?4.

[6]GOVINDARAO V M H,FROMENT G F.Voidage profiles in packed beds of spheres[J].Chemical Engineering Science,1986,41(3): 533?539.

[7]MUELLER G E.Prediction of radial porosity distributions in randomly packed fixed beds of uniformly sized spheres inCylindricalContainers[J].Chemical Engineering Science,1991,46(2): 706?708.

[8]MUELLER G E.Radial void distributions in randomly packed fixed beds of uniformly sized spheres inCylindricalContainers[J].Powder Technology,1992,72(3): 269?275.

[9]NGUYEN N L,BUREN V,REIMERT R,et al.Determination of porosity and flow distribution in packed beds by magnetic resonance imaging[J].Magnetic Resonance Imaging,2005,23(2): 395?396.

[10]KUBIE J.Influence ofContaining walls on the distribution of voidage in packed beds of uniform spheres[J].Chemical Engineering Science,1988,43(6):1403?1405.

[11]ALMENDROS-IBá?EZ J A,PALLARèS D,JOHNSSON F,et al.Voidage distribution around bubbles in a fluidized bed: Influence on throughflow[J].Powder Technology,2010,197(1/2): 73?82.

[12]HAMEL S,KRUMM W.Radial voidage variation in fixed beds of fuel wood pellets[J].Biomass and Bioenergy,2012,46: 203?209.

[13]ZOBEL N,EPPINGER T,BEHRENDT F,et al.Influence of the wall structure on the void fraction distribution in packed beds[J].Chemical Engineering Science,2012,71(26): 212?219.

[14]DAS M,BANDYOPADHYAY A,MEIKAP BC,et al.Axial voidage profiles and identification of flow regimes in the riser of aCirculating fluidized bed[J].Chemical Engineering Journal,2008,145(2): 249?258.

[15]HAMEL S,KRUMM W.Near-wall porosityCharacteristics of fixed beds packed with woodChips[J].Powder Technology,2008,188(1): 55?63.

[16]BENENATI R F,BROSILOWC B.Void fraction distribution in beds of spheres[J].Aiche Journal,1962,8(3): 359?361.

(編輯 羅金花)

Voidage distribution properties of bed layer in sinter vertical tank

FENG Junsheng1, DONG Hui1,CAO Zheng2, WANG Aihua1
(1.SEPA Key Laboratory on Eco-industry,Northeastern University,Shenyang110819,China? 2.Angang steelCo.Ltd.,Anshan114000,China)

Abstract:Water flood method and tomographic image analysis method were used to investigate sinter bed layer average voidage and radial voidage distribution.The effect of bed layer geometric factor on bed layer average voidage was studied,and the bed layer radial voidage distribution was also studied under theCondition of different bed geometrical factors.The results show that the main factors that influence the bed layer voidage distribution are the sinter particle diameter and bed layer diameter of vertical tank.Among them,the bed layer average voidage decreases with the increase of bed layer geometric factor for a given sinter particle diameter under theCondition of smaller bed geometrical factor(D/dp＜120).On theContrary,the bed layer average voidage does not vary with theChange of particle diameter or bed layer diameter.Bed layer voidage is the largest at the inner wall surface,then decays to theCenter of bed layer,and finally reaches the minimum value in theCenter of bed layer.

Key words:sinter mineral? packed bed? fixed bed? bed layer geometric factor? voidage

中圖分類號(hào)：TK11+5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672?7207(2016)01?0008?06

DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2016.01.002

收稿日期：2015?01?27；修回日期：2015?03?27

基金項(xiàng)目(Foundation item)：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51274065)；遼寧省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015307001)(Project(51274065)supported by the National Natural Science Foundation ofChina? Project(2015307001)supported the Science and Technology Planning Project of Liaoning Province)

通信作者：董輝，博士，教授，從事冶金過(guò)程余熱余能高效回收利用研究；E-mail: Dongh@smm.neu.edu.cn