Estudio hidrodinámico del horno de soplo de plomo

Abstract

RESUMEN: Esta tesis aborda el estudio aerodinámico teórico y numérico del flujo de gases a través de un lecho empacado por partículas esféricas sólidas, bajo condiciones presentes en un alto horno de plomo. Se determina el efecto relativo del tamaño de partículas coque, sinter y porosidad sobre la caída de presión de los gases ascendentes a través del lecho empacado.

El análisis se lleva a cabo empleando el software comercial COMSOL Multiphysics para solucionar las ecuaciones gobernantes del sistema. La realización del proyecto se basa en cuatro etapas principales: en el capítulo 1) La descripción del horno de soplo, en el capítulo 2) La hidrodinámica en 2D del horno de soplo de plomo, en el 3) transporte neumático y por último en el capítulo 4) se habla del método de elemento finito. El estudio emplea parámetros de la distribución del diámetro de partículas y la porosidad obtenida a partir de dicha distribución. El efecto de la mal distribución del gas se obtuvo considerando una distribución radial de los tamaños de partícula que abarcan cada caso y su porosidad. Los parametros utilizados en la simulación son: velocidad de la fase dispersa de Vf = 9.8x104 m/s, así como también la presión inicial de la fase continua Pi = 118589.8 Pa y la presión final Pf = 101325 Pa. La distribución en peso y tamaños de partícula que se considero genera un tamaño promedio de partícula de 105 mm y una porosidad de 0.706, las dimensiones de la geometría del alto horno simulado son: una altura de 6.5 m. y un diámetro de 2.0 m. ABSTRACT: The project talks about the theoretical and numerical aerodynamic study of the flow of gases through a bed packed by solid spherical particles, under conditions present in a lead blast furnace. The relative effect of the particle size coke, sinter and porosity on the pressure drop of the rising gases through the packed bed is determined. The analysis is carried out using the commercial software COMSOL Multiphysics to solve the governing equations of the system. The realization of the project is based on four main stages: in chapter 1) The description of the blast furnace, in chapter 2) The 2D hydrodynamics of the lead blast furnace, in 3) pneumatic conveying and finally in the chapter 4) we talk about the finite element method. The study uses parameters of the particle diameter distribution and the porosity obtained from said distribution. The effect of the bad gas distribution was obtained considering a radial distribution of the particle sizes that cover each case and its porosity. The parameters used in the simulation are speed of the dispersed phase of Vf = 9.8x10-4 m/s, as well as the initial pressure of the continuous phase Pi = 118589.8 Pa and the final pressure Pf = 101325 Pa. The distribution in weight and particle sizes that was considered generates an average particle size of 105 mm and a porosity of 0.706, the geometry dimensions of the simulated blast furnace are a height of 6.5 m. and a diameter of 2.0 m.