论文部分内容阅读
蓄热式燃烧技术作为一种清洁高效的燃烧技术符合时代的发展和需要,在我国钢铁行业中已经得到了广泛的应用。然而多数蓄热式加热炉在实际应用中均存在着炉头、炉尾冒火、炉压高且波动频繁的问题,恶化了操作条件,过快地损坏了加热设备,浪费了能源。为了有效地解决当今蓄热式加热炉普遍存在的炉压偏高的问题,论文提出了蓄热-换热联用技术,并利用FLUENT软件分别对燃用混合煤气和高炉煤气的两种蓄热-换热联用式加热炉炉内的气体流动规律进行了数值模拟研究。一方面解决了蓄热式加热炉炉压偏高的问题,改善了操作条件,延长了加热炉的使用寿命;另一方面节约了能源。论文的工作为蓄热式加热炉的改造设计提供了理论依据。(1)论文通过对建立的炉内气体沿炉宽方向上的流动数学模型,分析了影响蓄热式加热炉炉压偏高的原因。得出了产生炉压偏高的根本原因是烟气与被预热介质的水当量比大于1,使得进出蓄热室的流体质量不平衡。(2)论文提出了采用蓄热—换热联用式加热炉来解决现行炉压偏高的问题。对于燃用混合煤气的蓄热—换热式加热炉,其蓄热方式应为空气单蓄热,在炉尾设置常规烟道,通过在烟道内设置煤气换热器预热煤气,大部分烟气(约65%)进入蓄热室预热空气后排出炉外,其余烟气(约35%)经炉尾烟道通过煤气换热器预热煤气后排出炉外;对于燃用高炉煤气的蓄热—换热联用式加热炉,其蓄热方式应为双蓄热,并在炉头和炉尾处设置副烟道,将一部分(约10%)烟气直接排出炉外。(3)论文利用CFD计算软件FLUENT分别对燃用混合煤气和高炉煤气的蓄热—换热联用式加热炉建立了三维几何模型,选用k-s湍流模型、非绝热PDF燃烧模型及DO模型进行了数值模拟。得到了两种炉型分别在烟道开启与关闭、不同换向方式及不同产量下的炉内流场、压力场分布,并对此进行了分析。分析结果表明:①蓄热—换热联用式加热炉既具备换热式加热炉炉压控制灵活的特性,也具备蓄热式加热炉极限回收余热的特点,是两者的一个有机结合;②在设置烟道时,炉内流场具有沿炉长方向上的流动特性,使得整个流场的紊流程度加强,进而使得炉温更加均匀,压力在炉头处均降至+10Pa左右,压力梯度变小使整个压力分布更加均匀。可见,蓄热—换热联用式加热炉技术能够很好地解决目前蓄热式加热炉普遍存在的炉压偏高的难题。