高架流槽流速设计方法探讨.docx

1、g供排水1高架流槽流速设计方法探讨陈坤(中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆400013)【摘要】高架流槽为炼钢厂内湿法除尘重要的输水装置，在高架流槽的运行过程中，往往存在设计流速不足，导致高架流槽内泥沙沉机排水溢出，影响炼钢车间正常生产，针对这悄况，通过实际工程案例进行分析，对高架流槽内的流速设计方法进行探讨，为高架流槽的设计提供参考。【关键词】高架流槽；溢流；沉积；两相流【中图分类号】TF085【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2017)06-0051-03DiscussionontheDesigningMethodforWaterFlowVelocityinElevatedC

2、hutesChenkun(C1SD1EngineeringTechnologyCo.,Ltd,Chongqing400013,China)AbstractElevatedchutesforwetdustremovalinsiee：plantsareimportantwaterdelli聘devices.Intheoperationprocessofelevatedchutes,theproblemofinsufficientdesignvebcityoftenexists,whichcausessedimentdepositioninlhechutesanddrainageoverflow,a

3、fctingnormalproductionofsteelmakingworkshop.Inviewofthissituationandthroughanalysisofprcicalengineeringcase手deigni曲oubforthowatevelocityinbevatedchutessdiscussed,toprovidesomerefrencefortdnsign6elvatcdchutes.Keywordselevatedchute;overflow;deposition;two-phaseflow1前言炼钢转炉高架流槽作为炼钢厂内煤气清洗湿法除尘比较重要的输水设施，其设

4、计流速是否合理，直接关系到高架流槽内的泥沙是否能随着水流顺利夹带到水处理区域，一旦泥沙在高架流槽内沉积，发生煤气清$先水溢流到车间，带来生产上的安全隐患。炼钢转炉吹炼过程中，产生大量的高温转炉含尘煤气，高温煤气经过煤气洗涤器喷水洗涤后，煤气得到净化后进入煤气柜，煤气中的烟尘被带入洗涤水中,通过高架溜槽将车间内的含尘煤气清洗水带入到水处理区域进一步沉淀处理。在这个过程中，高架溜槽主要起到转输的作用。一旦高架溜槽出现问题，煤气清洗的正常运转将受到影响，进而影响到转炉正常的生产。本文根据南方某钢厂2伊120t转炉的高架流槽溢流案例进行相关分析和探讨，并对高架流槽的流速设计方法进行讨论，为高架流槽的设

5、计提供参考。2高架流槽溢水的案例介绍及分析2.1案例介绍在南方某钢厂的炼钢厂中，炼钢厂高架流槽自2011年投运，至今已使用4年2015年3月份开始发现水槽存在沉积现象，最大沉泥约45()rnrn,到嚓烦珈可题。2.2设计回顾高架溜槽内原设计参数如下：断面B伊h：700mm伊800mm；水量：1000m3/h：水层高度:0.254m；流速：1.581rn/so计算出的设计流速为1.581m,&符合钢铁设计工业给水排水手册流速取值区间1.53m/so2.3案例分析高架流槽出现频繁溢流事故后，初步判断如下:1)长期运行后存在高架流槽内结垢较严重；底部结垢层滞留了水中的悬浮层，导致悬浮层越来越

6、厚；2）高架流槽水的流速不足，不易将悬浮层冲走。从现场反馈的实际情况看，喷淋塔出水管至高架流槽段由于温度较高，结垢严重，经常性的更换管道和弯头，流槽底部有结垢现象，但没有较严重的结垢层。因此结垢层不是导致高架流槽溢出的主要原因。在调研的过程中还发现，转炉炼钢冶炼周期从原来的36rnin缩短至32rnin,此外，钢厂为了节约成本，近期使用了一批品种较低的原料和辅料，现场打捞出来尘泥化验后分析和辅料的成分接近。综合分析，在转炉运行初期，高架流槽运转较良好，但遇到转炉冶炼生产节奏加快，添加低品质矿料时,导致转炉烟气中含尘量急剧增加，经过喷淋塔喷水除尘后，带到高架流槽中的沉积量增加，高架流槽内的水流形

7、态发生了变化，由水的单相流（水中含少量尘，悬浮在水中，可随水携带走，简化为轴瞬）变为固、液两相流，原有水流速度无法带走所有沉积物，高架流槽出现了淤积情况，底部沉积物逐渐累枳，高架流槽内水位不断抬高，导致高架流槽溢水。2.4解决方案解决上述问题的主要思路是增大水流速、流量，进而增加水的输送动能，同时想办法降低流槽中的沉泥量。目前炼钢的生产节奏和矿石来源从设计上无法调整，整个高架流槽的设计坡度无法更改，根据上述思路，采取的主要措施如下：D不定期开启备用泵，增加冲洗水量。将工作泵的能力通过改造后增大。2起点处的高架流槽内底部抬高约200300min,提高初始流速。改变仙洒料畚向接入处适当扩宽，避免洞

8、水。4沿途增加底部压缩空气管，通过压缩空气对积泥进行搅动，积泥成悬浮颗粒，随水带走。9需要加强平日的维护和管理，经常性的清除流槽结垢层。采取上述措施后，高架流槽的积泥情况得到一定程度的缓解，发生溢流的频率减少到半年一次。3高架流槽的流速设计方法的思考高架流槽内一般按照水的单相流动进行水力设计计算水流速，计算后按照钢铁工业给水排水设计手册的规定取值为1,53.0nVs范围区间进行综合选取。上述方法在一般情况下是没有问题的，但在炼钢厂缩短冶炼周期，超负荷运转时或者原料及辅料的特性发生变化时，进入高架流槽内的粉尘超过正常值，若设计流速选取不合适，可能会造成高架流槽内粉尘堆积，无法通过水流将其冲走，长

9、久后越积越多,导致高架流槽的水溢出。在上述情况卜高架流槽内的水流态宜按照固液两相流来考虑，通过两相流计算出高架流槽内的临界流速，高架流槽内的水高架流槽的临界流速是指在固体颗粒一定时，固体颗粒在高架流槽中保持悬浮状态而不产生滑动层和淤积层的最低流速，高架流槽的工作流速一般都应高于临界流速，才不会导致固体颗粒沉积。计算临界流速的公式较多，其中较著名的为B.C.克诺罗兹方法七临界水深的确定：当0.07<dP<0.15_mm时：Q=03茁A（l+3.5妞4姨Hr）其中Q二设计流量，奇怂临界流速时的水深，m;山-加权平均粒径；A-有效过流断面积，肝；Zw质量粘桐度的100倍；成-密度修正系数

10、前=（yl）/L7,r厂固体密度»t/m3o_临界流速V产姨Q伊姨R伊Cio-设计坡度,0.02;R-水力半径；C-谢才系数，OL册Ry：n-粗糙系数，钢制溜槽取0.012；y-指数，按下式计算：y=2.5姨n-0.13-0.75姨R（姨n根据R.C.克诺罗兹方法，可以初步计算本文案例中的高架溜槽临界流速为1.82m/s.原设计流速1.58ms小于此值，在边界条件变化后就出现淤积和溢流现象。由于转炉吹炼过程中，烟气的成分会随着矿料的成分变化，而且如本文中案例，转炉的低品位的原材和辅料导致烟气含尘量增大，若还按照单相流计算，则计算出来的流速应适当取1.151.3的系数。此外，含固体颗粒

11、的的水流进入高架流槽需要经过一定的距离后才能形成均匀流L'胞啊）考虑到理论计算与工程实际的偏离，集水槽排水竖管采用DN300管道，此时富裕水头为7.162-5.102=2.060m,富裕水头采用阀门进行调节，阀门口径DN300o改造后高中压回水管示意图详见图4。图4排水竖管改造后回水管示意图竖管改造施工完成后，再次进行通水调试，在调试过程中，通过阀门开度调节管路水头损失，保证集水槽液面恒定，始终高于防涡流档板约300mm左右，即使管路总水头损失基本与系统可提供的水头损失一致，防止气体在水流抽真空的作用下进入管道中。工程实际投运后，连续几个月未出现排水槽上涌或喷流的情况。5结论"

12、;%）高、中压回水管由埋地敷设改为架空敷设以后，有效的解决了循环水管道破裂漏水的问题，减少了生产新水的消耗量，节约了水资源。（2）高、中压回水管管径由DN1500改为DN900,（3）由于挟气囊的液体两相瞬变流变化过程复杂计算要比单相瞬变流计算不可靠得多，因此重力输水管要从源头防止气体进入管道。（4）重力流管道的输水要根据相关公式，进行精确的水力学计算，使管路总水头损失与系统可提供的水头损失基本一致，防止管道过小或过大。参考文献1杨玉思，张世昌，付林I?有压供水管道中气囊运动的危害与防护J报中国给水排水，2002.180）：3233.收稿日期：2017-03-06作者简介：罗金华（1973-），女，硕上，高级工程师，现从事给排水设计及研究工作.大大节省了工程占地和投资费用。（上接第52页）特别是起始的高架流槽，往往受到下游支沟汇入高架流槽时的顶托作用，上游洞水严重，水深偏大、流速偏小，极易沉淀淤堵，流槽进口段可适当增大底坡，设计流速比后段流槽设计流速稍大，在支管汇入处，尽星顺直接入。4结论高架流槽的流速是确保高架流槽安全运行的重要因素，在设计高架流槽的时候，应充分考虑到烟气中的尘泥在水中的沉降影响。若无条件按单相流计算时，建议计算后的流速应考虑1.151.3的系数，在有条件时，应对高架流槽进行两相流计算，确定在一定条件下（如冶炼周期、原料和辅料特性）的