不同旋流强度下燃烧器燃烧特性的数值模拟

为研究不同旋流强度下天然气旋流式纯氧燃烧器的燃烧特性,采用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent对燃烧器在三种叶片角度(15°、30°、45°)下的天然气纯氧燃烧进行数值模拟,获得了在不同旋流强度下,燃烧室内的温度场和生成物浓度分布。结果表明:当轴向叶片旋流器叶片角度为30°时,燃烧室内温度分布比较均匀,没有局部高温区,温度梯度小,燃烧效果较好;在燃烧器出口1.3m处,燃烧产物CO_2剧烈产生,质量分数达到了85%,在燃烧室后部,CO_2浓度逐渐降低趋于平衡;在燃烧器出口1.5m处,燃烧产物H_2O的质量分数达到42%,在燃烧室后部,H_2O的含量下降到40%并趋于稳定。     

明火烧嘴炉内燃烧过程的数值模拟

利用热流体模拟软件STAR-CD的EBU燃烧模型,结合热力NOx生成模型以及辐射模型,对明火烧嘴炉内燃烧过程的温度场和NOx等各种烟气成分浓度场进行了数值模拟,分析了不同燃气流量和采用烟气回流之后对炉内工况的影响.所得结论对试验起到进一步的指导作用.     

天然气单蓄热烧嘴富氧燃烧的数值模拟

建立了天然气单蓄热烧嘴的物理模型和数学模型,采用CFD软件对蓄热式烧嘴的燃烧过程进行了三维数值模拟。研究表明:氧气浓度的提高可以提高炉内温度,增加火焰的长度和直径,提高烟气黑度,从而加强炉内的传热。     

同轴烧嘴炉内混合燃烧过程的数值模拟

 将Extended Zeldovich的热力NO生成模型与模拟湍流k ε双方程模型相结合,并利用大型热流体模拟商业软件STAR CD,对同轴烧嘴炉内混合燃烧过程的温度场和NO浓度场进行了数值模拟。在燃料进口速度不变的情况下,分析了不同空气进口速度和不同进口间距对炉内工况的影响。所得结论为研究更合理的燃烧器打下了一定的理论基础。     

金属纤维烧嘴及其燃烧特性

表面燃烧烧嘴是把气体能量转换成热辐射能量,对物体进行有效加热的一种烧嘴,它的燃烧性雒是依构成烧嘴透气性材料的性质而异。采用微细纤维网罩的表面燃烧烧嘴与过去的表面燃烧烧嘴相比,气孔率大2～3倍,热容量小,而且因其独特结构的电热系数,可得到高的表面温度,从而具有良好的辐射性能,但微细纤维因其耐氧化性差,高温状态下的耐久性也就差。金属纤维烧嘴(见图1)也是用数10微米的微细金属纤维,层积成网罩状,其机械     

多旋流平焰烧嘴加热炉内冷态流场的数值模拟

对多旋流平焰烧嘴加热炉内的冷态流场进行了数值模拟研究，并对烧嘴设计进行了优化。数值模拟是在任意拉格朗日－欧拉（ALE）框架下，采用有限体积法自行开发的三维非定常流体流动的计算程序基础上进行的，通过模拟得到了加热炉内的三维冷态流场，并且了优化炉内流体流动，改进了旋流烧嘴的设计。模拟结果表明烧嘴优化后炉内气流速度分布更加合理，建议在生产中采用优化设计烧嘴。     

旋流烧嘴的整体铸造

旋流烧嘴是均热炉上的主要备件之一,其质量的好坏,对生产效率等有较大影响。为了使它的性能更加完善,鞍钢第二初轧厂设计了一种新型结构的旋流烧嘴,在各部组成和整体铸造上,都有创新,应用后效果很好,受到用户好评,为加热设备的改造提供了可靠依据。     

旋流式平焰燃烧器特性的数值模拟

用CFD软件模拟得到了旋流式平焰燃烧器工作时在实验炉膛内的温度场、速度场和污染物浓度场分布状况。通过模拟结果分析了结构参数和操作参数对平焰燃烧器温度场、速度场和污染物浓度等特性的影响。     

钢包蓄热烘烤用多孔型烧嘴的燃烧模拟研究

针对钢包蓄热式烘烤用12煤气孔烧嘴,使用有限体积法商业软件Fluent对烧嘴在空气中喷射燃烧、湍流和传热过程进行数值计算。分析不同结构烧嘴喷射燃烧的温度、速度和压力场分布情况,并进行对比。模拟计算结果表明,多孔型烧嘴的煤气和空气预混效果较好。减少煤气出口孔径有利于增加火焰刚度,但会减小高温火焰范围并增大烧嘴内部压力损失。     

烧结工序中燃烧与传热过程的数值模拟

为了优化带式烧结机的热过程,系统地建立了烧结料层内的传热、传质和燃烧过程的数学模型,数学模型的仿真计算表明:烧结配料(碳含量、水分、助熔剂)、料层厚度、抽风机抽力、烧结机带速等对烧结工艺有重要影响,而通过分层布料等措施可以同时起到降低能耗和提高烧结矿质量的效果.     

准颗粒中烧结用燃料燃烧特性

为探究准颗粒中烧结用燃料燃烧特性及相关因素的影响,采用拉曼光谱和TG-DTG法对烧结现场所用无烟煤和焦粉的碳素结构和燃烧特性进行了检测,并建立了能够准确描述准颗粒中燃料燃烧过程的反应-扩散混合控制方程。同时利用非等温热重法探究了粒径和氧气体积分数对准颗粒燃料燃烧特性的影响。实验表明,焦粉中缺少了无烟煤拥有的含氢侧链,使得无烟煤的燃烧性能明显优于焦粉。低温条件下,燃烧速率、着火稳定性和燃烧性能都随着燃料粒径的减小而增大,但会在粒径小于0.1 mm时达到峰值;而反应气体中的氧气体积分数与燃料燃烧速率呈明显的线性关系。     

准颗粒中烧结用燃料燃烧特性

为探究准颗粒中烧结用燃料燃烧特性及相关因素的影响,采用拉曼光谱和TG-DTG法对烧结现场所用无烟煤和焦粉的碳素结构和燃烧特性进行了检测,并建立了能够准确描述准颗粒中燃料燃烧过程的反应-扩散混合控制方程。同时利用非等温热重法探究了粒径和氧气体积分数对准颗粒燃料燃烧特性的影响。实验表明,焦粉中缺少了无烟煤拥有的含氢侧链,使得无烟煤的燃烧性能明显优于焦粉。低温条件下,燃烧速率、着火稳定性和燃烧性能都随着燃料粒径的减小而增大,但会在粒径小于0.1 mm时达到峰值;而反应气体中的氧气体积分数与燃料燃烧速率呈明显的线性关系。     

空气单蓄热烧嘴燃烧过程的数值模拟与设计参数优化

建立了空气单蓄热烧嘴的物理模型和数学模型,采用CFD软件对蓄热式烧嘴的燃烧过程进行了三维数值模拟.研究表明:蓄热式烧嘴的火焰行程方向、火焰形态与空气和煤气入射的配合角度密切相关;高温空气的入射角度对火焰行程的方向影响较煤气更大,并对烟道排烟量也有一定影响.通过实验研究对比验证了模拟的可靠性.     

空气单蓄热式烧嘴燃烧过程的数值模拟及其参数优化

文章建立了空气单蓄热式烧嘴的物理数学模型,采用FLUENT软件对蓄热式烧嘴的燃烧过程进行了三维数值模拟.研究表明,煤气和空气约在炉宽方向6～7m处燃烧完全,炉宽方向3～7m的区域为高温段,温度最高峰值约在5m处;炉内平均温度随煤气负荷和二次空气预热温度的增加而增加,随一次风比例的增加而降低;煤气负荷和二次空气预热温度对炉内温度场分布的影响最为显著,空气系数次之,而一次空气量的影响较小.     

旋流燃烧器旋流方式对燃烧特性的影响

对空气单旋、煤气单旋、直接喷射、空气煤气同向旋流、空气煤气异向旋流这五种旋流方式下的甲烷燃烧进行数值模拟,测量并分析了5种旋流方式对燃烧室内的燃烧温度、O2浓度、CO2浓度、NOx的生成、回流量的影响。结果表明:5种旋流方式的燃烧室温度和回流量都先升高再降低,单一气体旋流的NOx浓度远低于空气煤气双旋流的NOx浓度。     

新型双旋流平焰烧嘴的研制与应用

介绍了一种新型双族流平焰烧嘴的设计思路、结构参数及工业试验结果。其结构特点是每个部件都易装易卸，其煤气旋流器的位置可根据煤气压力变化进行调节，无需稳焰器就可保证煤气压力在较大范围波动时，都可形成稳定的平展火焰。     

提钒用旋流氧枪喷头的数值模拟

利用Fluent软件模拟旋流氧枪的气体射流和提钒转炉内部的钢液流速,研究常规氧枪以及旋流角分别为5°、8°、10°和13°的旋流氧枪对熔池的搅拌效果和冲击特性.研究发现旋流氧枪射流分布相对分散,流股之间干扰少.增加熔池冲击面积,熔池内部等速线所包围的面积变大.10°旋流氧枪喷头喷吹时,等速线所包围面积最大,其面积约为熔池纵切面面积的75%,钢液的流动速度最大,有利于促进转炉提钒过程钒元素的扩散,从而提高提钒效率.     

提钒用旋流氧枪喷头的数值模拟

首先对喷管内流动特性进行了研究,结果表明传统拉瓦尔喷管在喷管内部易形成大量明显的波系结构,抑制了超音速氧气射流的初始冲击效果,而利用特征线设计的曲线拉瓦尔喷管可有效解决该问题。其次,分析了不同供氧流量下,传统拉瓦尔喷管及曲线拉瓦尔喷管在高温条件下的射流马赫数分布、动压及射流卷吸特性。研究结果表明基于特征线法设计的曲线拉瓦尔喷管应用于转炉氧枪喷头时,可延长氧气射流核心段长度,增大氧气射流对熔池的搅拌能力,并提高氧气在熔池内的传质效果。     

提钒用旋流氧枪喷头的数值模拟

<正>转炉提钒是钒和碳在提钒转炉内选择性氧化的过程。要实现提钒保碳的目的,必须降低熔池温度以抑制碳氧反应的发生。熔池搅拌依赖于顶吹超音速氧气射流及底吹气体产生的物理搅拌作用,而转炉碳氧反应产生的化学搅拌作用较弱,导致提钒反应动力学条件差,钒的氧化速率和程度均受到限制。因此,改善提钒熔池反应的动力学条件有利于提高钒的氧化转化率。