霍戈文内燃式热风炉传输现象

利用CFD仿真对首钢1780m3霍戈文内燃式热风炉进行了数值模拟分析,主要研究了空气和煤气混合前在矩形燃烧器中的流动,混合气体在燃烧室的燃烧、含量分布、温度分布、火焰形状以及拱顶的速度分布和温度分布.结果表明:空气喷嘴出口界面和煤气出口截面的流场都存在一定程度的不均匀性;沿燃烧室宽度方向,火焰高度变化剧烈;拱顶出口截面残余极少量的一氧化碳,蓄热室表面烟气速度分布不均,最高温差也很大.     

宣钢旋流顶燃式热风炉传输现象的研究

针对宣钢旋流顶燃式热风炉的燃烧室,建立了气体流动、传热及燃烧的数学模型,通过数值模拟研究了燃烧室的流场、温度场和CO浓度场.结果表明,热风炉燃烧室出口速度和温度分布很不均匀;由于空气过剩系数过低,导致燃烧室出口有6%的CO剩余,火焰贴近燃烧室壁面,严重影响热风炉的寿命.将空气过剩系数增加到1.05后比较发现,燃烧室出口CO质量分数低于1%,火焰分布更加合理,增加燃烧室高度能有效提高燃烧室出口速度和温度的分布均匀性,速度最大差由10m/s降到约2m/s,温度最大差由140℃降到约90℃.     

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。     

高炉无钟炉顶布料料流宽度数学模型及试验研究

针对高炉实际操作过程中炉料的料流宽度与档位划分不一致,无钟炉顶布料后煤气流分布波动变化大,高炉顺行困难的问题,对布料操作中料流宽度计算的不足,重点考虑了炉料的受力变化对料流宽度的影响,分析了科氏力对料流宽度的影响,提出了分段考虑科氏力来计算料流宽度,修正计算了溜槽出口水平宽度的误差,建立了无钟炉顶布料的料流宽度数学模型。通过工业现场1∶10的模型试验,验证了该数学模型计算料流宽度的正确性和合理性,将料流宽度和溜槽倾角调整相一致的原则应用于2 500 m3高炉,达到了布料分布合理,气流稳定,高炉顺行的目的。     

无钟炉顶布料协同性的研究

根据无钟炉顶布料过程中炉料的运动过程分析了料流宽度数学模型,指出了等面积法多环划分档位的不足,即档位宽度从高炉中心到边缘逐渐减小,这和实测料流宽度变化趋势相反。提出了按料流宽度进行多环划分的新方法、档位布料圈数与料层宽度协同性原则、料层宽度分布与料面形状的协同性原则,并将协同性原则应用于某2 500 m3高炉的开炉,为高炉的高效、合理操作提供了理论依据。     

首钢京唐5500m3高炉BSK顶燃式热风炉设计研究

介绍了首钢京唐钢铁厂5500 m3高炉BSK顶燃式热风炉的设计创新。优化集成了特大型顶燃式热风炉工艺;研究开发了助燃空气两级高温预热技术和顶燃式热风炉高效陶瓷燃烧器。根据顶燃式热风炉特性设计了合理的拱顶和陶瓷燃烧器结构;采用高效格子砖,优化了蓄热室的热工参数与结构,确定了合理的热风炉蓄热面积。优化热风炉炉体内衬设计;采用了有效的防止热风炉炉壳晶间应力腐蚀的技术措施。根据蓄热室传热计算,合理配置了热风炉炉体耐火材料,提高了耐火材料技术性能。优化热风管道系统耐火材料结构设计,使热风管道系统合理化并满足1300 ℃高风温的要求。高炉投产后热风温达到设计水平,实现月平均风温1300 ℃。     

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。