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激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用

孙洪涛 倪小敏 王玥 解为清 杨国强

孙洪涛, 倪小敏, 王玥, 解为清, 杨国强. 激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
引用本文: 孙洪涛, 倪小敏, 王玥, 解为清, 杨国强. 激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
Sun Hongtao, Ni Xiaomin, Wang Yue, Xie Weiqing, Yang Guoqiang. Application of laser induced fluorescence technology in mixing effect analysis of oxidation furnace at titanium dioxide via chloride process[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
Citation: Sun Hongtao, Ni Xiaomin, Wang Yue, Xie Weiqing, Yang Guoqiang. Application of laser induced fluorescence technology in mixing effect analysis of oxidation furnace at titanium dioxide via chloride process[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014

激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
详细信息
    作者简介:

    孙洪涛(1980—),男,安徽亳州人,本科,注册化工工程师,主要从事化工方向研究。E-mail:sunhongtao@chinaecec.com。

  • 中图分类号: TF823

Application of laser induced fluorescence technology in mixing effect analysis of oxidation furnace at titanium dioxide via chloride process

  • 摘要: 氯化法生产钛白是现今国际上钛白工业的主流生产技术,而氧化反应器的结构设计是氯化法生产钛白的一项关键技术。TiCl4和O2的混合情况对于钛白粉的颗粒粒径及分布、颗粒晶型等产品性能有决定性作用,进而影响到产品的质量。因此,掌握不同工况条件下两种物料气流混合效果,对于氧化反应器的设计以及实际操作参数的优化具有重要意义。然而,现有的研究工作表明,传统的测量技术难以适应复杂流场的高速、非稳定等特性,迫切需要高精度的现代诊断技术。该研究从试验方法上进行了创新,采用无扰动非接触的激光诱导荧光技术(LIF)测量了不同工况下模拟反应器内不同位置处的气体浓度分布,研究了两股气体在不同结构氧化炉及不同物料比下的混合效果及其变化规律,找出了影响混合效果的关键因素。该研究为氧化炉的结构设计和操作工艺条件的控制提供必要的参考,为相关理论模型和数值仿真提供重要的试验参数,对于促进我国钛白生产工艺的发展具有重要的科学意义和实际意义。
  • 图  1  激光诱导荧光测量系统示意

    Figure  1.  Schematic diagram of laser-induced fluorescence (LIF) measurement system

    图  2  试验模型结构示意

    Figure  2.  Structure diagram of the test model

    图  3  射流混合中穿透深度(h/R)示意

    Figure  3.  Schematic diagram of penetration depth (h/R) in jet mixing

    图  4  在LIF图像中穿透深度(h/R)确定方法示意

    Figure  4.  Schematic diagram of the determination method of penetration depth (h/R) in LIF image

    图  5  0.0 d处,气体2流量固定、气体1流量增加时的浓度分布

    Figure  5.  Concentration distribution of gas 2 with fixed flow rate and gas 1 with increased flow rate at 0.0 d

    图  6  气流比固定时不同位置处的浓度分布

    Figure  6.  Concentration distribution at different positions with fixed airflow ratio

    图  7  0.0 d处,气流比1.28时不同气流量下的浓度分布

    Figure  7.  Concentration distribution under different flux at 0.0d with airflow ratio of 1.28

    图  8  0.5 d处,不同气流比下混合不均匀度变化情况

    Figure  8.  Changes of mixing unevenness at 0.5 d under different airflow ratios

    图  9  气流比固定时不同位置混合不均匀度变化情况

    Figure  9.  Variation of mixing unevenness at different positions with fixed airflow ratio

    图  10  氧化炉在7种动量比条件下的混合不均匀度(E)值变化情况

    Figure  10.  Variation of mixing unevenness (E) values in the oxidation furnace under 7 momentum ratios

    表  1  气体流量控制条件

    Table  1.   Gas flow control conditions

    气流
    工况
    气体1流量/
    (m3·h−1
    气体2流量/
    (m3·h−1
    气流比
    (气体2/气体1)
    12663801.43
    22983801.28
    33303801.15
    43653801.04
    52804001.43
    63124001.28
    73804001.05
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  • 收稿日期:  2021-06-06
  • 刊出日期:  2021-10-30

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