[发明专利]一种确定飞行高温颗粒几何尺度的装置及方法

说明书

一种确定飞行高温颗粒几何尺度的装置，包括罩壳和高温炉。高温炉内有坩埚，坩埚下方设置坩埚喷管，坩埚底部中心有连通孔与坩埚喷管相通。坩埚喷管穿过高温炉底部通入罩壳上部；罩壳内设置有离心转盘，位于坩埚喷管下方。罩壳内设置分级隔板，将罩壳分隔成粒化室和颗粒观察室；离心转盘设置在粒化室内；分级隔板上布置有梯形筛选锥孔。坩埚底部的连通孔设置有可竖直提拉移动的锥形阀。高温颗粒从坩埚掉落离心转盘被甩开成颗粒流，小于筛选锥孔的颗粒进入颗粒观察室，利用高速摄像机记录飞行轨迹，计算时均面积和时均周长以计算定性粒径和球形度。本发明具有非接触式、可连续测量等优点。

技术领域

本发明涉及一种确定飞行高温颗粒几何尺度的装置及方法，尤其涉及一种用于确定冶金高炉渣等高温液体、固体颗粒飞行过程中几何尺度及其变化的装置和方法，属于可视化测量领域，特别适合于冶金高炉渣余热利用领域的余热锅炉传热计算的定性尺度的确定。

背景技术

我国的高炉冶炼过程产生的液态炉渣中带有大量的显热，1t生铁平均产出炉渣300～600kg，液态高炉渣温度在1400℃以上，高炉炉渣热焓约为1700MJ/t。目前普遍采用水淬的方式粒化并冷却高温液态高炉渣，不仅高炉渣的显热无法回收利用，且造成大量水资源的浪费，严重污染环境。

液态高炉渣热焓高，回收利用潜力较大，所以一直备受业界人士的关注。由于高炉液体炉渣的物理性质和高炉出渣的不连续性以及要求余热回收处理后的炉渣要具有优良的综合利用价值和性能，导致炉渣余热回收困难。目前正在发展一种液态高炉渣的粒化技术。炉渣粒化后，一方面要实现资源化，另一方面也要实现能源化。能源化最重要的一个途径就是将炉渣的高温余热作为热源，通过介质换热用余热锅炉生产蒸汽。这就涉及余热锅炉内的一个传热问题，传热包括高温辐射传热和对流传热，无论是余热锅炉的辐射传热还是对流传热计算，都需要熔渣颗粒的定性尺寸。而熔渣从1400℃冷却到200℃左右，颗粒经历了液态、冷凝态、固态等几种形式变化，特别是在液态和冷凝态时其几何尺度是不定形的，随着时间和冷却过程不断发生变化，这就需要一种适用于余热锅炉传热计算的确定炉渣平均定性尺度的方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明基于可视化的高速摄像技术，提出一种确定飞行的高温颗粒几何尺度的装置和方法，可以确定粒化后熔渣的平均定性尺度，为冶金粒化熔渣余热锅炉设计提供技术依据。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种确定飞行高温颗粒几何尺度的装置，包括罩壳和设置在罩壳上方的高温炉；所述高温炉内部设置有坩埚，所述坩埚下方设置坩埚喷管，坩埚底部中心有连通孔与坩埚喷管相通；所述坩埚底部的连通孔设置有可竖直提拉移动的锥形阀；所述坩埚喷管穿过所述高温炉底部通入罩壳上部；所述罩壳内部设置有离心转盘，所述离心转盘位于所述坩埚喷管下方，所述离心转盘的竖直中心线与所述坩埚喷管的竖直中心线重合。

上述技术方案中，所述罩壳内设置分级隔板，所述分级隔板将罩壳分隔成水平并列布置的粒化室和颗粒观察室；所述离心转盘设置在粒化室内；所述分级隔板上布置有筛选锥孔。

上述技术方案中，所述粒化室顶部设置气平衡孔，所述粒化室的远离颗粒观察室的侧面设置人孔。所述粒化室内布置有支架，在支架上布置有电机，所述电机与所述离心转盘通过联轴器相连。

上述技术方案中，所述颗粒观察室的下方设置有光源，颗粒观察室顶部设置有摄像机，在摄像机镜头的下方水平布置有刻度尺，所述刻度尺通过支杆固定在所述分级隔板的侧面。

上述技术方案中，所述筛选锥孔为梯形孔，梯形孔的最短边中心孔的直径d为1～10mm，梯形孔的梯形的倒角(即梯形边与水平线的夹角)角度α为15～30°；所述刻度尺的分辨率为0.1mm。

一种确定飞行高温颗粒几何尺度的方法，其采用如上述技术方案所述的一种确定飞行高温颗粒几何尺度的装置，所述方法包括：

锥形阀向下封住坩埚底部中心的连通孔；