蓄热式加热炉内温度场及浓度场的数值模拟
基于数值模拟的钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析
基于数值模拟的钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析钢材是现代工业中最常用的材料之一，其制备过程中的加热过程对于最终钢材的质量和性能至关重要。
钢坯步进蓄热式加热炉是一种常用的加热设备，通过数值模拟可以对其温度分布进行分析，以优化加热过程，提高钢材的加工质量。
首先，钢坯蓄热式加热炉的温度分布分析需要进行准确的数值模拟。
该模拟过程可以使用有限元方法，将加热炉内的空间划分为多个小单元，每个单元具有不同的初始温度和传热条件。
通过数值计算，可以得到每个单元在加热过程中的温度变化，进而得到整个加热炉内的温度分布情况。
在进行数值模拟之前，首先需要确定加热炉的几何结构和材料属性。
加热炉的几何结构包括炉体的尺寸、加热元件的位置和形状等。
材料属性包括炉体和加热元件的导热系数、比热容等。
这些参数的正确选择对于模拟结果的准确性至关重要。
通过数值模拟可以得到钢坯在加热炉内的温度分布情况。
由于钢材的热导率较高，其温度变化比较迅速。
在加热炉内，钢坯受到加热元件的热辐射和传导的作用，温度逐渐上升。
根据钢材的热传导性质和加热炉的热源布局，可以计算出每个位置的温度分布。
在温度分布的分析过程中，还需要考虑加热炉内的各种传热方式，如热辐射、对流传热和热传导等。
钢坯的形状以及与炉体和加热元件的接触情况也会对温度分布产生影响。
通过数值模拟，可以定量地分析这些因素对温度分布的影响，并进行相应的优化。
温度分布分析的结果对于钢材的加热过程进行优化至关重要。
通过合理调整加热炉中加热元件的位置和功率分布，可以实现钢材的均匀加热，并避免温度过高或过低的情况发生。
这样可以提高钢材的加工质量，避免不均匀加热导致的缺陷和变形。
此外，温度分布分析还可以帮助优化加热炉的能耗。
通过分析加热炉内不同位置的温度分布，可以调整加热元件的功率分配，以实现最佳的能耗效率。
这样不仅可以节约能源，还可以降低生产成本。
钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析通过数值模拟方法可以实现。
根据加热炉的几何结构和材料属性，可以得到钢坯在加热过程中的温度变化。
高温蓄热式加热炉内温度场的数值模拟
高温蓄热式加热炉内温度场的数值模拟
刘坤;李先春;韩仁智
【期刊名称】《鞍钢技术》
【年(卷),期】2004(000)005
【摘要】利用大型软件CFX4.4,建立了高温蓄热式加热炉内温度场和浓度场等的数学模型.通过确定合理的烧嘴布置方式及烧嘴倾斜角度,确保了加热炉内高温空气燃烧的加热效果.
【总页数】4页(P26-28,45)
【作者】刘坤;李先春;韩仁智
【作者单位】鞍山科技大学;鞍山科技大学;鞍山科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TF061.2
【相关文献】
1.蓄热式加热炉内温度场及浓度场的数值模拟 [J], 刘坤;韩仁志;谢国威
2.高温射流冲击苎麻开纤脱胶的压力和温度场数值模拟与试验 [J], 邵运果;苏工兵;邹舒畅;孟秀萍
3.基于ANSYS软件的高温架空管道温度场数值模拟 [J], 邓志强;施雯;王琪;谢海彬;高思强
4.基于ANSYS软件的高温架空管道温度场数值模拟 [J], 邓志强;施雯;王琪;谢海彬;高思强;
5.基于多物理场耦合的高温掺合阀温度场数值模拟研究 [J], 杨承帅;张希恒;张孙力;黄美林;金虎;郑荣部
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热风炉蓄热室温度场热态模拟
热风炉蓄热室温度场热态模拟聂红;李文忠;谢安国【期刊名称】《辽宁科技大学学报》【年(卷),期】2001(024)002【摘要】在理论计算的基础上，依据相似原理建立了内燃式热风炉热态实验模型，采用计算机实时检测系统直接测定了蓄热室内的温度场分布状况，并将实验结果与理论计算结果进行了分析比较.%On the basis of the numberical simulation, a thermal physicalmodel of the internal combustion hot blast stove is established acording to the theory of geometric similarity. The distribution of the temperature field in the regenerator is determined directly by employed the real-time detection system. Moreover, the resuits of the test and the calculation are analysed and compared.【总页数】5页(P118-122)【作者】聂红;李文忠;谢安国【作者单位】鞍山钢铁学院材料科学与工程学院,;鞍山钢铁学院材料科学与工程学院,;鞍山钢铁学院材料科学与工程学院,【正文语种】中文【中图分类】TF578.31【相关文献】1.热风炉蓄热室流动和传热过程数值模拟 [J], 文午琪;黄素逸;靳士奇;靳世平;陈维汉;严仍奇;张喜来;方顺利;张永祥2.大型高温热管换热器温度场热态模拟实验研究 [J], 孙世梅;张红;庄骏3.热风炉蓄热室内温度场的简化模型 [J], 张立麒;郑楚光;汪海4.热风炉蓄热室温度场热态模拟研究 [J], 聂红;李文忠;谢安国5.考贝式热风炉蓄热室底部空腔冷风分布的数值模拟 [J], 胡日君;程素森因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蓄热式换热器传热过程的数值模拟
( 1) 高温烟气在蓄热室顶部和冷风在蓄热 室底部进入格孔时的速度和温度的分布是均匀 的, 相邻格子砖之间的导热是相等的。 格孔中 任一高度的截面上烟气分布均匀, 流速仅是温 度的函数, 并且燃烧期内蓄热室顶部温度保持 均匀不变;
( 1)
( 2)
5T g = h T d h (T g - T s) 5z
14
蓄热式换热器传热过程的数值模拟
蓄热式换热器传热过程的数值模拟
罗海兵3 陈维汉
( 华中科技大学能源学院)
摘 要 以某钢铁公司炼铁厂的热风炉为例, 根据热风炉的实际运行状况对蓄热式 换热器内的流动与换热过程进行合理的简化。基于热传导方程、 气体流动方程和气 体的热平衡方程, 利用有限差分方法, 对蓄热体内的导热及其与气体间的换热情况 进行数值求解, 得到蓄热式换热器在开炉、 正常的蓄热体加热及冷却三个工作状况 下的气体温度与蓄热体温度随时间的变化规律, 以及气体温度与蓄热体的温度沿蓄 热体高度的分布规律。计算结果表明, 对蓄热式换热器流动换热模型所作的简化是 合理的, 数值模拟的结果也是基本符合实际运行情况的。 关键词 蓄热式换热器 非稳态 数值模拟 流动 换热 热风炉
《化工装备技术》第 25 卷 第 4 期 2004 年
s cp s Θ
17TBiblioteka sp ( i)- T s ( i) T s ( i= ks ∃t
1)
+ T s ( i+ 1) - 2T s ( i)
∃z 2
hT ( T g ( i) - T s ( i) ) ( 5) 2 ro ( 2 - 1) r i ri 式中: ∃ t 为时间步长, ∃ z 为空间步长, T s ( i) 为
h cv = 0186v g h r = 51667 Ε
蓄热式加热炉内速度场和压力场的数值模拟
ｐ ｅ ｓ ｒ ｉｌ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｒ ｓ ｕ ｅ ｆ ｄ ｗｅ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ．Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｅｏ ｉｙ ａ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｉｌ ｓ ｗｅ ｅｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉｉ ｎ ｆｖ ｒｏ ｓ ｏ ｔｅ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｓ ，ｖ ｌ ｃｔ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ｆ ｄ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏ ｄ ｔ ｓ ｏ ａ ｉ ｕ ｕ ｌｔ ｅ ｏ
中图 分 类 号 ： Ｔ ５ ． Ｑ０ １ ７
文献标识码 ： Ａ
ｄ ｉ１． ６ ６ｊｉ ｎ １ ０ — ３ ６ ２ １ ． ４ ０８ ｏ ： ０ ３ ９ ／．ｓ ． ０ ６ ９ Ｘ． ０ １ ０ ． １ ｓ
Ｎ ｕ ｅ ｉａ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｅｏ ｉｙ ａ ｄ Ｐｒ ｓ ｕｒ ｍ ｒｃ １Ｓｉ ｌ ｔｏ ｆＶ ｌ ｃｔ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｆｉｌ ｎ Ｒｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｅ Ｒｅ ａ ｉ ｇ Ｆｕｒ ｃ ｅ ｄ ｉ ｇ ｎ ｒ ｔｖ ｈｅ ｔｎ ｎａ ｅ
Ｒｅ ｅｖ ｄ ８Ｍ ａ ０；ｒ ｖｓｄ １ ｕ ｙ ２ １ ；ａ ｃｐｔｄ １ ｇｕ ｔ２ １ ｃｉ ｅ ｙ ２ ｅ ｉｅ ５Ｊ ｌ ０ １ ｃｅ ｅ ０Ａｕ ｓ ０ １
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｈｒ ｅ ｄ ｍ ｅ ｉｎａ ｎｄ ｓ ｅ ｄｙ ｓ ａ ｅ ｆｏ ｐ ｏ ｅ ｓｍ ａ ｈｅ ａ ｉａ ｏｄ ｌｗ ａ ｓ ａ ｉｈｅ ｓｒ ｃ ： ｔ ｅ — ｉ ｎｓｏ ｌａ ｔ ａ ｔ ｔ ｌ ｗ ｒ ｃ ｓ ｔ ｍ ｔｃ ｌｍ ｅ ｓｅ ｔ ｂｌｓ ｄ，ａ ｈｅ ｅ ｏ ｉｙ ｆｅｄ ａ ｎｄ ｔ ｎ ｖ ｌ ｃｔ ｉ ｌ ｎｄ
蓄 热 式 加 热 炉 内速 度 场 和 压 力 场 的 数 值 模 拟
贾冯 睿 孙 文 卓 王 春 华 谢 国威 ， 孙 文 强。 董 辉。 ， ， ， ，
蓄热材料蓄放热过程数值模拟仿真
蓄热材料蓄放热过程数值模拟仿真蓄热材料是一种能将热量储存并在需要时释放的材料。
它通常用于调节室内温度、节能和供热系统中。
在实际应用中，为了更好地设计和优化蓄热材料，进行数值模拟仿真是非常必要的。
一、蓄热材料的热传导过程蓄热材料的热传导过程是影响其储热性能的关键因素之一、数值模拟仿真可以通过求解热传导方程来描述材料内部的热传导过程。
热传导方程可以写成以下形式：∂(ρcT)/∂t=∇(k∇T)+Q其中，ρ为材料的密度，c为热容量，T为材料的温度，t为时间，k 为热导率，Q为外部热源。
数值模拟仿真可以通过离散化上述方程，利用有限差分或有限元方法进行求解。
通过将材料空间离散化成小体积元，并在每个体积元内求解温度，可以得到材料内部的温度分布随时间的变化情况。
这样可以帮助人们更好地理解和优化材料的热传导过程。
二、蓄热材料的相变过程蓄热材料中的相变过程也是蓄放热过程的重要组成部分。
相变过程通常包括材料的凝固和熔化过程。
凝固过程会吸收热量，熔化过程会释放热量。
相变过程的数值模拟仿真需要考虑热量的传递和相变过程的耦合。
在数值模拟中，可以使用相变模型来描述材料的相变过程。
相变模型通常包括热传导方程、质量守恒方程和能量平衡方程。
通过求解这些方程，可以得到相变过程中温度分布、液相和固相的界面位置和相对占有率等信息。
三、蓄热材料的热辐射过程蓄热材料中的热辐射过程是材料放热的主要途径之一、热辐射是指由于温度差异而发生的能量转移过程，它不需要介质来进行热传递。
热辐射过程的数值模拟仿真需要考虑辐射传热的基本原理和辐射传热的表达式。
通常可以使用辐射传热方程来描述蓄热材料的辐射过程。
辐射传热方程可以写成以下形式：Q=εσ(T^4-Tc^4)其中，Q为辐射传热速率，ε为材料的辐射率，σ为斯蒂芬·玻尔兹曼常数，T为材料的温度，Tc为环境温度。
数值模拟仿真可以通过离散化时间和空间，利用差分或有限元方法对辐射传热方程进行求解。
通过求解该方程，可以得到材料的辐射传热速率和温度分布等信息。
包钢长材厂蓄热式加热炉数值模拟
包钢长材厂蓄热式加热炉数值模拟！刘中兴1冯猛1伍永福1张鹏1!2戈春刚2(1.内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室，2.包钢长材厂)摘要以包钢长材厂蓄热式加热炉为研究对象，利用A n sy s软件采用湍流模型、P- 1辐射模型等，模拟了采用交错燃烧组织方式加热炉内各物理场分布情况。
发现该种燃烧方式下，炉内流动涡流运动明显加强，有利于燃烧的混合和组织。
但出口附近的回流造成燃烧短路，高温烟气不易达到炉膛中心，易造成炉内温度不均匀，氧气浓度相对较高不利于钢坯生产，因此该平顶、平底炉型采用交错换向燃烧有待于进一步实践验证。
关键词蓄热式加热炉数值模拟物理场高温空气燃烧技术Numerical simulation on the long materitil factoryof Baogangd regenerative furnaceLiu Zhongxing1Feng Meng1Wu Yongfu1Zhang Peng1，2Ge Chungang2(1. Inner Mongolia University of Science and Technology，2.Long Material Factory of Baogang)Abstract The regenerative heating furnace of tlie long material factory was taken as the research obje c t，used the m odel of '- $ turbulence model and P -1radiation model using Ansys software，andsimulated the distribution of the physical field in the furnace with staggered combust is found that the flow vortex motion in the furnace is obviously enhanced under And it is also conducive to the mixing and organization of the combustion. But the reflow caused bycombustion short circuit near the exit. High temperature f lue gas is not easy to reach the center of thefurnace and cause t he furnace t uneven temperature distribution. Oxygen concentration is relativelyhigh，which is unfavorable to billet production. Therefore，the flat roof and flat hearth type adoptedstaggered reversing combustion need to be further verified.Keywords regenerative furnace numerical simulation physical field high temperature air combustion加热炉是工业加热的关键设备，广泛应用于 国民经济的各行各业。
蓄热式深度还原炉燃烧方案的数值模拟
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｒｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｉ ｔ ｖ ｅ Ｄｅ ｐ ｔ ｈ Ｒｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ Ｃｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ， Ｊ Ｉ Ａ Ｆ ｅ ｎ ｇ ｒ ｕ ｉ
（ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｆ ｕ ｓ ｈ ｕ ｎ １ １ ３ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｒ ｙ ’ Ｓ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ｌ ａ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｌ ｉ ｃ ｙ ａ ｓ ａ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ，ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ａ ｖ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｖ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ａ ｎ ｔ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｒ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ，ｕ ｓ ｅ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｍｍｅ ｒ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ｆ Ｌ Ｕ ＥＮＴ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，ｕ ｓ ｅ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ — ｓ ｉ ｄ ｅ ｄ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ，ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ｕ ｅ ｌ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｓ ｏ ｆ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｇ ａ ｓ ａ ｔ ｆ ｅ ｒ － ｂ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｄ ｕ ａ ｉ ｆ ｏ ｎ ｆ ｕ ｎａ ｒ ｃ ｅ ｔ ｏ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｏ ｕ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ，ｇ ａ ｓ ｌ ｆ ｏ ｗ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ，ｇ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ
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收稿日期:2004-10-12刘坤(1965～ ),副教授;114044 辽宁省鞍山市。
蓄热式加热炉内温度场及浓度场的数值模拟刘 坤 韩仁志(鞍山科技大学)谢国威(中钢集团鞍山热能研究院)摘 要 利用大型软件CFX414建立了高温蓄热式加热炉内温度场和浓度场的数学模型,并确定了合理的喷嘴布置及喷嘴倾斜角度,以确保高温空气燃烧技术的加热效果。
关键词 蓄热式加热炉 温度场 浓度场The numerical simulation of temperature and concentration f ield in regenerative heating f urnaceLiu Kun Han Renzhi(Anshan University of Science and Technology )Xie Guowei(Anshan Research Institute of Thermo 2energy )Abstract By using CFX414software ,the mathematical model of tem perature and concentration field in high temperature regenerative heating furnace has been established ,and reasonable collocation and lean angle of burners have been confirmed to make sure heating effect of high temperature air combus 2tion technique.K eyw ords regenerative heating furnace temperature field concentration field1 前言加热炉的工作空间较大,合理的喷嘴结构和布置是实现蓄热式高温空气燃烧、确保加热效果的关键。
本文采用k 2ε湍流模型、耦合混合燃烧模型对蓄热式加热炉炉内加热段的流场、温度场进行数值模拟。
探讨了在稳定状态下,空煤气喷嘴倾角及不同顺序排列时加热炉内的温度及浓度分布情况。
2 数学模型的建立211 控制方程〔1〕(1)连续方程 5ρ/5t + ・(ρU )=0(1)(2)动量方程 5ρU/5t + ・(ρU ×U )-・(μef f U )=- P + ・〔μef f ( U )T〕+B (2)式中:ρ为平均流体密度,U 为速度,P 为压力,t 为时间,μef f 为有效粘度。
μef f =μ+μT ,式中μ,μT 为分子粘度及湍流粘度,B 是体积力。
(3)能量方程概率密度函数(PD F )扩散燃烧模型〔2～4〕中的能量方程为:5ρH/5t + ・ρU H - ・λ T =0(3)式中:λ为导热系数,T 为温度,H 为总焓。
3 工艺参数及相关计算条件311 加热炉设备与工艺参数三段推钢蓄热式加热炉的主要参数见表1。
312 计算条件加热炉两侧墙上的喷嘴截面积为0119×0119m 2;空气和煤气的入口温度为1000℃;20℃下,入口处煤气流量为1000m 3/h 。
空间布置见图1。
为研究空气、煤气喷嘴倾角和结构布置对蓄热式加热炉加热段温度场和浓度场的影响,分析比较三种不同方案(见表2)在稳态时,通过蓄热式加热炉喷口的纵断面处的温度,燃料浓度和燃烧产物浓度的分布。
22冶 金 能 源EN ER GY FOR M ETALL U R GICAL INDUSTR Y Vol 124 No 12Mar 12005表1 蓄热式加热炉的主要参数炉子产量(最大)/t ・h -180炉子尺寸/mm 229464×5800加热钢种合金钢钢坯尺寸/mm 3150×150×2500加热温度/℃1100～1260燃料种类高炉煤气空、煤气预热温度/℃800～1000空气过剩系数111图1 各喷嘴在模化段的布置情况(1)当八个喷嘴均水平布置时(方案一、二)入口处煤气流速,湍流动能及湍流耗散率:u =351858m/s k =2164m 2/s 2,ε=75127(4)入口处空气流速,湍流动能及湍流耗散率:u =30117m/s k =11869m 2/s 2,ε=44183(5)(2)当三个进口喷嘴有角度时(方案三)进口1呈水平向下α角时的速度分量:w 1=3011287m/s u 1=115790m/s(6)进口2呈水平布置时的速度:u 2=3518580m/s(7)进口3呈水平向上β角时的速度分量:w 3=-2918764m/s u 3=-411989m/s (8)进口4呈水平向上α角时的速度分量:w 4=-3518089m/s u 4=-118767m/s (9)4 结果分析(1)在第一方案下由图2(略)中的燃料浓度云图可以看出,燃料进口处浓度很高,因燃料与空气的燃烧才刚开始;炉内其余区域燃料浓度较低;出口附近的燃料浓度很低,可以避免进入蓄热体而引起燃料的二次燃烧和浪费。
从燃烧产物浓度云图看出,四个出口附近的燃烧产物浓度达到最高。
由温度云图看到,进口附近的温度最低;出口附近的温度最高,钢坯上、下表面附近的温度较高,并且分布很表2 计算方案第一方案第二方案第三方案所有进口气体的喷进方向都呈水平 进口1空气进口2煤气进口3空气进口4煤气 所有进口气体的喷进方向都呈水平进口1空气进口2煤气进口3煤气进口4空气 进口1空气呈水平向下α角;进口2煤气呈水平;进口3空气呈水平向上β角;进口4煤气呈水平向上α角。
均匀,这对提高钢坯的加热质量很有好处。
(2)在第二方案下由图3(略)的燃料浓度云图可以看出,燃料进口处浓度很高;经一段距离后,燃料浓度逐渐降低,说明燃料与空气卷混并燃烧起来,从燃烧产物浓度云图可以看出,除进口附近以外的区域里的产物浓度都很高,说明进入稳态以后燃烧反应几乎在整个炉膛空间内铺开;钢坯上表面附近的产物浓度低,而下表面的却高。
由温度云图可见,钢坯上表面附近的温度低,下表面处的温度高,温差可达500K 左右,这会使加热后的钢坯断面产生很大温差。
(3)在第三方案下由图4(略)的燃料浓度云图可以看出,燃料进口处浓度很高;钢坯上、下表面附近的燃料浓度呈现逐层降低的趋势;四个出口处的燃料浓度几乎为零。
由燃烧产物浓度云图可见,四个出口附近的燃烧产物浓度最高;钢坯上、下表面附近的燃烧产物浓度较高;四个进口附近的产物浓度最低。
由温度云图可知,四个出口附近的温度最高,钢坯周围的温度分布较均匀,存在较小的温差,利于钢坯的均匀加热。
5 结论在稳态时,通过改变喷嘴的布置方式和喷嘴倾角,模拟计算了蓄热式加热炉加热段的温度场、浓度场,并得出如下结论:(1)在喷口纵断面上,三种方案下空气、煤气燃烧迅速,均已遍布整个燃烧空间。
四个出口附近的燃料浓度很低,燃烧产物浓度很高,有利于蓄热体的蓄热过程。
(2)喷嘴喷口的布置方式是决定炉内温度场的重要因素。
喷嘴按第一方案布置时,加热炉内32Vol 124 No 12Mar 12005 冶 金 能 源EN ER GY FOR M ETALL U R GICAL INDUSTR Y钢坯上、下表面温度分布均匀。
第二方案钢坯周围的温差较大,且易产生钢坯表面的氧化问题。
(3)适度改变喷嘴喷口的倾角,可以十分有效的改进炉内温度及浓度的分布情况。
第三方案燃料和空气混合的要比方案一好。
火焰不仅铺开快且燃烧较完全。
(4)蓄热式的加热炉与传统加热炉的流场截然不同,流动的主流方向由原来的沿炉长方向变成炉宽方向,更好地保证了每根钢坯长度方向上温度的均匀性,提高钢坯的加热质量。
参考文献1 萧泽强1高温低氧燃烧过程的实验研究和数值模拟1高温空气燃烧新技术国际研讨论文集,北京: 199611162 张会强,陈兴隆,周力行等1湍流燃烧数值模拟研究的综述1力学进展,1999,29(4):567～5753 王应时,周力行著1燃烧过程数值计算1北京:科学出版社,19864 Tanaka R1High Temperature Air Combustuon2Advanced Strategic Technologh Originated in Japan,Technical Note9000420〔R〕1Japan,1996张长保 编辑(上接第8页)时发电量将达到118亿kWh,创效6480万元。
焦化干熄焦设备、烧结余热回收等节能新技术将逐步实施。
212 炼钢系统“十五”期间,包钢节能降耗的重点工作之一就是最大限度地回收转炉煤气,回收量力争达到80m3/t以上。
同时,炼钢要尽量多吃废钢,努力降低铁钢比。
2003年铁钢比高达1101,比全国重点企业平均高01169,而2004年1～5月份降低到01980。
如在“十五”末期降低到0190,则可使吨钢综合能耗在2003年的基础上降低60kgce。
213 轧钢系统采用蓄热式燃烧技术改造轧钢加热炉窑,可节能30%以上,有效地回收高温烟气的物理热。
继续推行和扩大钢坯热装热送生产工艺,特别是小方坯和小扁坯的热装率力争达到80%以上。
均衡合理地组织生产,做到加热炉与轧机的最佳匹配,减少能源浪费。
214 煤气综合利用方面2004年包钢计划钢、铁产量分别达到550万t,2005年和2007年钢、铁产量将分别达到700万t和1000万t,实现第三次跨越。
相配套的5号高炉、7号焦炉、265m2烧结机、冷轧薄板等工程将相继投产,届时高、焦、转炉三种煤气的发生量将大幅度增加。
所以,有效地综合利用各种富裕煤气是今后几年节能降耗的重点工作。
2004年, 9号锅炉改造成全烧高炉煤气,高炉煤气用量达到15万m3/h,焦炉煤气用量达到5000m3/h。
今、明两年炼铁喷煤5系列改造、冷轧薄板、扁坯连铸、第三座麦窑改烧转炉煤气等将分别增加高、焦、转炉三种煤气用量30000、10000和10000m3/ h,各种煤气的放散量将大幅度减少。
张长保 编辑(上接第18页) 年节约煤气成本:高炉煤气01018元/m3×1767万m3=3118万元,此次试验成本618万元,投入产出比为1比417。
年净效益25万元。
如果在另外4台锅炉上推广使用该节能涂料,参考5号锅炉的节气率其节能效益计算如下: 1号至4号锅炉燃混合煤气,其比例为焦炉煤气40%(0118元/m3)、高炉煤气40%(01018元/m3)、转炉煤气20%(01095元/m3),煤气消耗12500m3/h。
每台锅炉年净效益12500×(014×0118+014×01018+012×01095)×010944×24×365×0162-68000=56万元。