张 良,魏小林,余立新,张 宇,李 腾,李 博

（中国科学院力学研究所等离子体与燃烧中心,北京 100190）

1 引 言

转炉煤气含有60%以上的CO,是一种回收价值很高的中热值煤气。转炉煤气的初温可达1 450℃,通常先经过汽化冷却烟道将煤气降温至850℃,然后采用湿法回收法或干法回收法,即喷水或喷水雾将煤气剧冷至低温后回收。除化学热外,转炉煤气中包含了大量余热,相当于8～10千克标煤/吨钢。全部回收转炉煤气余热必然存在爆炸的危险,因为在煤气余热回收过程中爆炸的3要素都将会满足:（1）转炉的断续生产使煤气在炼钢的开始和结束阶段混入了一定量的空气,很容易使混合气体达到爆炸极限,特别在一些流动性不好的死角;（2）在回收余热的余热锅炉内煤气会降温至自燃点以下;（3）煤气中的高温烟尘颗粒是引发爆炸的重要爆源。如何保证安全高效地回收转炉煤气的全部余热并发电,是冶金行业节能减排工作的重要课题。管道内的燃气爆炸表现出爆燃的特点,而研究CO-air爆燃机理是转炉煤气余热回收首要解决的问题。考虑到转炉煤气具有较高温度以及在回收管道中含有大量的障碍物,因此,究其本质是要研究在不同初始温度和管道内有障碍物的情况下,CO-air爆燃过程中压力和火焰速度的特性。

已有大量相关研究的报道,C.Chan等[1]在实验研究中使用CH4与空气混合气体,指出管道中障碍物的限制对火焰加速有正反馈作用;A.Teodorczyk等[2]和郭长铭等[3]的研究表明,衬有声吸收材料的管壁对爆燃有明显的抑制作用,如将氢氧混合物最终的火焰速度由1 000 m/s降至100 m/s,反映了压力波对爆燃的作用。……