热风炉蓄热室内气流分布的计算机模拟研究

应用紊流三维数学模型对内燃式热风炉内冷风在蓄热室中的分布进行了研究,模拟发现其分布极不均匀,大大地降低了热风炉的蓄热能力.通过计算机模拟寻求改善其分布的途径.同时把模拟结果应用到了生产实际中,实践证明该研究成果有显著的经济效益.     

顶燃式热风炉蓄热室气流分布的数值模拟

气流分布的均匀性是评判顶燃式热风炉蓄热室容积利用率的重要标准,直接影响到蓄热室的蓄热量和送风温度。采用数值模拟方法,应用标准k-ε模型、多孔介质模型求解了顶燃式热风炉的动量方程和能量方程,并进一步研究了蓄热室顶部不同结构对气流分布的影响。结果表明,传统平顶蓄热室气流分布呈现边缘速度大、中间速度小的趋势;将蓄热室顶部改为四周高、中间低的凸顶结构后,气流分布均匀度得到改善。     

热风炉蓄热室内温度场的简化模型

建立了热风炉蓄热室内温度场计算的简化模型，对该模型用于预测热风炉蓄热室的热力行为是满意的。采用本模型模拟的结果表明，热风炉蓄热室内的温度分布在烧炉过程和稳定送风过程中具有较大的不同。同时，不同热物性的格砖也会极大地影响蓄热室的热交换行为。该模型对于热风炉的设计运行具有直接的工程指导意义。     

高炉热风炉用高发射率涂料的节能效果及机理分析

为研究高发射率涂料在高炉热风炉蓄热室内的应用效果,应用数学模拟和工业试验对比的研究方法对节能效果进行了分析.结果表明:模拟结果接近工业应用数据,可以定量地说明涂料对热风炉传热过程的积极作用;应用高发射率涂料后,可使高炉热风炉热风温度升高25℃,烟气温度降低13℃.结合数学模拟和工业热诊断结果,对涂料在热风炉内使用的节能机理进行了分析.认为在格子砖表面涂覆高发射率涂料,在燃烧期会使蓄热体内烟气与格子砖辐射换热加强,格子砖表面温度增加,且使蓄热体蓄热量增加.模拟结果表明:烟气中CO2成分对提高辐射传热起重要作用;CO2体积分数平均每提高5%,则热风温度提高6～8℃.     

高风温下热风炉操作对蓄热室温度分布的影响

提高风温过程中,热风炉蓄热室温度分布将产生相应的变化。本文针对首钢迁安钢铁有限责任公司2号高炉热风炉,数值模拟高风温下各种热风炉操作引起的蓄热室温度分布变化。研究结果表明:烟气温度每提高10 K,蓄热室高温区(不小于1 573 K)向下扩展0.25 m;烟气速度每升高1 m/s,高温区将向下扩展0.83 m,烟气出口温度提高25 K;高风温条件下应增加硅砖高度,并通过加强中温区格子砖的热容和热导率,提高中温区的蓄热量和热交换效率。     

热风炉蓄热设计及优化

随着工程设计要求不断提高、数值计算手段不断增强，当前已可以采用计算形式明确热风蓄热体换热过程的细节，对设计工作进行优化指导。对5座高炉热风炉蓄热体进行分析，讨论热风炉蓄热体设计优化条件、优化目标、优化变量间的关系，为蓄热体设计提供指导。在优化条件限制下，通过不同变量的目标比较，提出最优变量。以工程实际常用的耐火材料物理特性、工艺需求、煤气参数、操作为优化条件，以格子砖几何尺寸、蓄热体几何尺寸、不同耐材段蓄热体高度作为优化变量，通过数值计算的方法分析5座高炉热风炉蓄热体的传热过程，获得蓄热体传热过程参数。对比数值分析结果并分析其与投资、送风期热风温降等优化目标关系。5座高炉热风炉蓄热体数值分析结果表明，影响蓄热体高度方向温度分布的主导因素是蓄热体高度，不同耐材段蓄热体的高度受耐材使用温度限制；传热流量的主导因素是作业制度，热辐射传热与蓄热体表面黑度相关度较低，而结构格子砖几何尺寸不是蓄热体阻损的主导因素。结合分析结果给出5座高炉热风炉的优化建议，由优化条件、变量构成的准数可用于定量确定送风期热风温降，同时给出了蓄热体适宜的高径比以及热风炉数量、作业制度与格子砖几何尺寸的关系建议，可为今后...     

高辐射覆层对热风炉传热过程影响的数值模拟

针对"高辐射覆层技术"在山东石横特钢集团1 080m3高炉两座热风炉上的应用,使用CFD软件对蓄热室内部传热和流动过程进行了数值模拟,分析了有覆层(1号热风炉)和无覆层(3号热风炉)热风炉的热风流动和传热过程,建立了蓄热室内部辐射与对流换热过程数学模型,得到了3号和1号热风炉的燃烧期的烟气温度与格子砖表面温度差的变化规...     

蓄热体微纳米高辐射覆层对热风炉传热过程的影响

根据蓄热室内烟气与蓄热体的换热以及蓄热体的导热之间的能量平衡关系,建立了高炉热风炉蓄热室内部辐射与对流换热过程数学模型,并使用CFD软件对高炉热风炉蓄热室内部流动传热过程进行数值模拟.重点对石横特钢1080m3高炉3号热风炉(无覆层)和1号热风炉(有覆层)的烟气温度变化、热风温度变化、格子砖表面温度变化进行定量分析,并同现场热诊断结果进行比较.     

顶燃式热风炉陶瓷燃烧器模型的数值模拟

运用CFD软件对顶燃式热风炉陶瓷燃烧器内气体流动进行了数值模拟，比较了煤气环道有无导流砖时燃烧室至蓄热室间流场特性，得到了模型内气体速度分布。模拟结果表明：煤气环道有导流砖时较好的解决了蓄热室的偏流问题，且模型的配气均匀度达到了95．98％。现场使用情况表明，本陶瓷燃烧器在单烧高炉煤气的情况下，风温可稳定在1200℃的水平。     

顶燃蓄热式热风炉底部空间空气流动特性模拟研究

顶燃蓄热式热风炉具有蓄热面积大、结构对称强度高、热效率高、送风温度高、生产维护费用低和使用寿命长等优点,具有广阔的发展前景。优化热风炉结构、改善流动状况、提高热风炉风温是目前热风炉研究的重点方向。本文通过建立顶燃蓄热式热风炉底部空间内气体流动的三维数学模型,模拟底部空间内空气的流动过程,分析空气流经支撑柱绕流时的流动规律,对比研究不同挡板结构对底部空间内流场及进入蓄热体气体流动均匀性的影响,从而获得最优化的挡板结构。研究结果对热风炉结构优化、进一步提高热风炉风温、节约能源和保护环境有指导意义。     

首钢京唐BSK顶燃式热风炉的燃烧技术

 为开发5500m3高炉BSK顶燃式热风炉技术,对顶燃式热风炉的燃烧机制和燃烧特性进行了研究。采用CFD数学仿真模拟研究了BSK顶燃式热风炉环形陶瓷燃烧器的燃烧机制,解析了顶燃式热风炉燃烧室内气体的混合、流动以及燃烧过程,计算分析了顶燃式热风炉燃烧过程的速度场、温度场以及浓度场分布。通过对实体热风炉的冷态测试,验证了CFD数学仿真计算的结果。研究结果表明,BSK顶燃式热风炉采用旋流扩散燃烧技术使燃烧过程速度场、温度场和浓度场分布均匀对称,并可以有效控制火焰长度和火焰形状,使煤气在拱顶空间内充分燃烧。速度场、温度场和浓度场的分布与煤气和助燃空气的初始分布有直接关系。通过燃烧器喷嘴结构优化设计可以显著提高空气与煤气混合的均匀性,改善燃烧室内浓度、温度分布以及火焰形状。     

顶燃式热风炉高温低氧燃烧技术

 NOx是制约热风炉实现高风温长寿的主要技术障碍。为有效抑制和降低热风炉燃烧过程生成的NOx,研究分析了NOx的生成机制,运用热力型NOx生成模型计算了热风炉燃烧过程NOx生成速率和生成量,开发设计了基于高温低氧燃烧技术（HTAC）的新型顶燃式热风炉,采用CFD仿真模型对比研究了常规热风炉和高温低氧热风炉的燃烧过程和特性。计算得出2种热风炉的温度场分布和火焰形状、浓度场分布以及NOx的浓度分布。研究结果表明,高温低氧热风炉的温度场分布均匀,在相同拱顶温度下,NOx生成量仅为80×10-6,比常规热风炉降低约76%。高温低氧热风炉可以获得更高的风温并可以有效减少NOx排放,实现热风炉高效长寿和节能减排。     

宝钢热风炉高风温条件下的长寿技术

宝钢热风炉是引进新日铁技术,经过消化吸收、改进和自主创新,总结出了一套适合宝钢高炉生产的热风炉长寿技术.依据外燃式热风炉炉型的特点,优化流程,建立节能降耗的烧炉制度.根据硅砖的低温区特性,制定科学的烘炉、保温和凉炉方案.通过热、冷态调查,及时发现影响长寿的隐患,并采取有效的维护措施,实现了热风炉高风温长寿的目标.     

顶燃式热风炉周期性工作的数值模拟

提高高炉热风炉热风温度对于降低能耗、实现经济绿色发展具有重要意义。以某2 500 m3高炉热风炉为原型,建立了顶燃式热风炉的三维数学模型。采用Fluent软件对热风炉在“两烧一送”工况下烧炉和送风的过程进行多次连续性仿真模拟。选用可实现的k-ε湍流模型、P-1辐射模型和涡流耗散模型分别应用于模拟流体的流动、辐射传热以及化学燃烧。在此基础上,进一步分析了混烧不同比例的焦炉煤气对热风炉内部温度场和热风温度的影响。模拟结果表明,在这两个工作过程中,热风炉蓄热室内部温度相差200 ℃,这是冷风在蓄热室中所吸收的热量;混烧1%和2%焦炉煤气均可以提高热风平均温度20 ℃。     

我国热风炉的现状及提高风温的对策

分析了我国热风炉的现状，认为影响我国多数热风炉风温水平进一步提高的原因主要有两点：一是拱顶温度过低；二是热风管道系统的设计存在问题，为了进一步提高风温，应提高双预热的温度，在高温区采用硅砖，完善自控系统以及纠正热风管道系统设计存在的问题。     

热风炉烟气低品位余热资源利用研究

韶关冶炼厂热风炉烟气的余热尚未回收利用。经测定其余热资源总量为1 878 kW,温度平均280℃,为二类余热资源。通过应用溴化锂吸收式制冷技术,可利用热风炉烟气余热资源制取冷冻水,用于工艺冷却,如鼓风炉空气脱湿。经测算仅降低焦比和增加喷煤量两方面,韶关冶炼厂鼓风炉空气脱湿产生的经济效益每年就可达1 500万元左右。     

迁钢2号高炉高风温技术实践

高风温是高炉提高喷煤比、节能降耗、降本增效的有效措施.迁钢2号高炉在设计上采用了优化热风炉结构,通过数学模拟确定最适宜的空燃比、采用自动燃烧系统、改善热风炉操作水平等措施分阶段提高风温,2008年8月开始高炉风温使用水平不断提高.至2009年9月,2号高炉平均使用风温长期稳定在1280℃以上.高炉通过调整各项操作制度,...     

Dome Combustion Hot Blast Stove for Huge Blast Furnace

 In Shougang Jingtang 5500 m3 huge blast furnace (BF) design, dome combustion hot blast stove (DCHBS) technology is developed. DCHBS process is optimized and integrated, and reasonable hot blast stove (HBS) technical parameters are determined. Mathematic model is established and adopted by computational fluid dynamics (CFD). The transmission theory is studied for hot blast stove combustion and gas flow, and distribution results of HBS velocity field, CO density field and temperature field are achieved. Physical test model and hot trail unit are established, and the numeral calculation result is verified through test and investigation. 3-D simulation design is adopted. HBS process flow and process layout are optimized and designed. Combustion air two-stage high temperature preheating technology is designed and developed. Two sets of small size DCHBSs are adopted to preheat the combustion air to 520-600 ℃. With the precondition of BF gas combustion, the hot blast stove dome temperature can exceed 1420 ℃. According to DCHBS technical features, reasonable refractory structure is designed. Effective technical measures are adopted to prevent hot blast stove shell intercrystalline stress corrosion. Hot blast stove hot pipe and lining system are optimized and designed. After blowing in, the blast temperature keeps increasing, and the monthly average blast temperature reaches 1300 ℃ when burning single BF gas.     

ZSD热风炉在安钢300m^3高炉上的应用

安钢１号高炉（３００ｍ＾３）内燃式热风炉进行技术改造时，采用了ＺＳＤ热风炉。该热风炉具有结构简单、气体分布均匀、蓄热能力大等特点。安钢１号高炉１年来的生产实践表明，该热风炉工作状况正常，１９９４年２月份风温月平均达到了１０９３℃。     

热风炉烧炉计算机控制与节能

对宝钢1号高炉热风炉烧炉中的空燃比、BFG支管流量等进行修正、优化,研究开发了热风炉富氧助燃、模型抗干扰能力等功能,从而实现了热风炉烧炉计算机闭环控制,为高炉提供稳定的高风温,降低了热风炉的燃耗.