高炉回旋区数学模型与CFX的数值模拟

为研究高炉回旋区内的物理化学状态,分析了回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流等化学反应,建立了基于颗粒轨道的湍流数学模型,并利用CFX对数学模型进行了数值模拟。模拟结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右;焦炭粒子数为1 000时,在水平面内CO2和CO气体的峰值浓度分别为17%和27.4%;高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强。数值模拟结果基本与高炉操作实践结果吻合,对进一步研究高炉回旋区提供了有意义的探索。     

高炉回旋区数学模型研究

在高炉回旋区内部，焦碳颗粒与空气发生剧烈反应，产生煤气的温度场、压力场、浓度场分布将直接影响到高炉的冶炼状况。基于多相流理论，全面的考虑气体的湍流、能量、组分、焦碳与空气的化学反应以及焦碳颗粒的时间经历效应，建立了描述回旋区湍流特性的数学模型。利用该数学模型对高炉回旋区气流场进行了数值模拟，为高炉回旋区的研究提供新的理论基础。     

高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟

为更好地了解回旋区内气体、煤粉的各种经历效应，本文基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程，建立了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型。将所建模型分别对冷态模型内气粒两相流动和某企业750m^3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动和煤粉燃烧进行了数值模拟，并采用PDA对冷态模型内气粒两相流场进行了测量，结果表明，实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致，平均相对误差为11．6％；热态模拟的模拟结果与国外实验测量结果较吻合，平均相对误差约为15．8％。该模型能够较准确地预测风口回旋区内的燃烧情况，可以减少高炉操作费用，正确指导生产实践。     

高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟

阐述了高炉回旋区运动及反应机理，建立了模拟回旋区的三维综合模型，模拟了回旋区内物理过程和化学过程，得到了焦炭颗粒的速度分布、回旋区内的温度分布和高炉风口燃烧带的温度及煤气成分变化．冷态模拟结果与实验结果基本一致，预报的温度分布符合实际工况。     

高炉回旋区模型PDA测试及数值模拟研究

应用相似与模化原理建立了高炉回旋区三维冷态试验模型,并应用三维激光相位多普勒分析仪(PhaseDopplerAnalyzer,PDA)对模型内流场进行了测量,同时用所建立的数学模型对流场进行了数值模拟。研究发现:涡流中心速度梯度出现突增的现象,数值模拟与试验结果比较一致。     

高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟

阐述了高炉回旋区运动及反应机理 ,建立了模拟回旋区的三维综合模型 ,模拟了回旋区内物理过程和化学过程 ,得到了焦炭颗粒的速度分布、回旋区内的温度分布和高炉风口燃烧带的温度及煤气成分变化 .冷态模拟结果与实验结果基本一致 ,预报的温度分布符合实际工况     

高炉风口前缘回旋区的研究现状及发展前景

介绍了研究高炉风口回旋区的必要性和重要意义；把整个回旋区分为回旋区形状及大小、回旋区物理环境、回旋区化学环境三个研究内容，并从此三个方面分别介绍了目前回旋区的研究现状；综合考虑三个方面，指出了对回旋区进一步研究的前景及新的研究思路。     

高炉风口前缘回旋区的研究现状及发展前景

介绍了研究高炉风口回旋区的必要性和重要意义 ;把整个回旋区分为回旋区形状及大小、回旋区物理环境、回旋区化学环境三个研究内容 ,并从此三个方面分别介绍了目前回旋区的研究现状 ;综合考虑三个方面 ,指出了对回旋区进一步研究的前景及新的研究思路     

高炉燃烧带内焦炭运动燃烧行为的数值模拟

高炉风口是整个高炉生产的热量之源 ,建立高炉风口区的数学模型尤为迫切。为满足工程需要 ,对高炉风口燃烧带内焦炭颗粒的运动及燃烧行为作了详细的理论研究 ,建立了一个模拟风口燃烧带内焦炭燃烧过程的数学模型 ,并作了详细的求解分析 ,得到了围绕燃烧带的气体流线分布以及风口轴线方向上的气体温度、煤气成分分布 ,证明了“燃烧焦点”的存在及其重要作用     

高炉风口回旋区测温成像在线监测系统研究与应用

本文详细介绍一种适应高炉风口回旋区燃烧温度、CCD成像和人工窥视一体的在线监测系统,描述了该监测系统的组成、技术特点及基本功能.还介绍了监测系统在高炉中的应用情况,重点进行了高炉回旋区温度监测的效果分析.最后给出该项技术能直观反映回旋区燃烧状态的结论.     

基于多相流的高炉仿真模型研究

利用CFD(computational fluid dynamics)技术建立炼铁高炉内部二维数学模型，模拟了多相态在高炉中的运动及热传递情况。模型中包括气、液、颗粒和粉相态，对高炉中存在的主要化学反应做了简化处理。模型充分考虑了各相态之间的耦合作用，体现它们之间相互关系。能够预测当一种相态的参数变化时，其它各相所会产生的相应状态变化。通过计算可得到各个相态的稳态速度、温度等结果，尤其软熔带、回旋区等关键区域的仿真情况对高炉操作非常重要，为高炉的系统仿真和高效运行提供了有力工具。     

关于理论燃烧温度的计算

本文根据理论燃烧温度的定义,以高炉风口区燃烧一公斤碳素和以一立方米鼓风作为计算基准,推导出理论燃烧温度的两种计算公式。与按冶炼每吨生铁作计算基准的理论燃烧温度算式相比较,它们更为简便明了实用,计算结果更为准确。这两种计算式更适用于喷吹煤粉高炉的风口区域理论燃烧温度的计算。本文还提出了一些相关的计算公式,如鼓风含氧量的计算等,修正了某些错误的观点及计算。     

浮法玻璃熔窑火焰空间的数值模拟

以日产400 t的浮法玻璃熔窑的火焰空间为对象进行数值模拟,燃烧纯氧(93%的O2)和天然气(97%的CH4)的混合气体。网格划分采用Gambit软件,数值计算程序采用Fluent软件,建立了非预混燃烧模型、DO模型、湍流模型等模拟玻璃熔窑火焰空间的温度分布。从模拟结果可以看出,窑内高温分布合理,有利于玻璃的熔制;喷枪交错排列,有利于在炉宽方向上温度均匀分布。最后重点分析了火焰空间中水分的含量及其对玻璃质量的影响。     

管内气固多相流动数值模拟方法的研究与实践(Ⅰ)

对气固多相流动的数值模拟的方法和描述气固多相流动特性的数学模型进行了较为详细的综合分析．通过分析发现：采用K－ε双方程模型描述气相湍流模型,应用SIMPLE算法计算气相速度场．然后采用FSRT模型、Lagrange法计算颗粒场特性,是一种行之有效的数值模拟管内气固多相流动的方法．     

软熔带对煤气流动影响的数值模拟

通过建立高炉内煤气流动的二维轴对称数学模型来模拟倒V型软熔带附近的气体流动,模拟结果清晰地反映了软熔带对气流的二次分布.在形成倒V型软熔带时,煤气多数沿焦炭带向上流动,此时煤气呈现树枝状;在炊熔带以上的高炉区域煤气逐步向中心发展.     

甲烷燃烧NO_x生成的数值研究

采用非预混燃烧模型与组分传输的一步反应模型,模拟了甲烷燃烧及NOx的生成,得出燃烧温度场、NO生成情况。模拟结果表明:采用非预混燃烧模型模拟时结果更接近实测值,模拟更准确;甲烷扩散燃烧时NO产生区域主要集中在高温火焰后侧,在前部低温区基本没有NO生成;燃烧中P-NO生成量比T-NO量小两个数量级,NO产生几乎完全被热力型NO机制支配,在燃烧过程中应特别注意高温区域的影响。