不同燃料对填充球蓄热式连续加热炉热工过程影响的研究

发布时间：2017-08-12 18:03

  本文关键词：不同燃料对填充球蓄热式连续加热炉热工过程影响的研究

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【摘要】：加热炉是热轧车间的主要设备之一,其能源消耗占热轧车间能耗的70%以上,是轧钢厂的重要耗能设备。蓄热式加热炉因其具有可燃烧低热值煤气、燃烧效率高、烟气余热回收率高、污染物排放少、炉膛内温度均匀等优点在我国得到广泛的推广及应用。目前,多数蓄热式加热炉以高炉煤气为主要燃料,掺混部分焦炉煤气。而作为钢铁企业生产过程的副产品高炉煤气和焦炉煤气的生产量常会发生波动,为最大限度地利用高炉煤气和焦炉煤气,很有必要研究燃料改变时对蓄热式连续加热炉热工过程的的影响。该研究是为了在保证钢坯生产质量的前提下,降低加热炉单位热耗,提高加热炉热效率,其研究结果可为蓄热式连续加热炉的结构设计、热工操作及控制提供理论指导。本文以唐山钢铁公司一轧厂填充球蓄热式连续加热炉为对象,将蓄热室和加热炉作为一个整体来考虑,建立了传热封闭灰腔辐射模型,并用MATLAB语言编制了计算程序。通过该模型模拟了加热炉的钢坯加热过程,其模拟计算结果与实测数据十分吻合。利用该数学模型,研究了不同燃料对加热炉热工过程及生产指标的的影响。研究结果如下:(1)在同一燃料比下,随着燃料热值升高,蓄热式加热炉炉气温度、炉壁温度、钢坯出炉温度及钢坯断面温差均随之升高。(2)蓄热式加热炉最优燃料比为0.5:0.4:0.1,此时钢坯出炉温度满足生产要求,断面温差最低,钢坯质量最高,同时最优燃料比不随生产率和燃料改变而变化。(3)高炉煤气含量由100%降低到90%时,燃料热值升高,最优空气过剩系数降低。在最优空气过剩系数条件下,蓄热式加热炉单位热耗最低。(4)随着生产率升高,蓄热式加热炉热负荷增加,单位热耗降低,并呈线性关系。(5)在加热炉正常生产范围内,蓄热式加热炉生产率P和热负荷Q以及单位热耗b之间的通式如式分别为Q-Q_0+KP和b-Q_0/P+K。
【关键词】：不同燃料 蓄热式加热炉 最优空气过剩系数 最优燃料分配比 热工特性
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG307
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 选题背景及意义10
• 1.2 蓄热式加热炉简介10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.4 研究方法13-15
• 1.5 研究内容15-17
• 第二章 填充球蓄热式连续加热炉数学模型的建立17-40
• 2.1 炉内传热分析17-19
• 2.2 封闭灰体辐射模型建立19-21
• 2.3 炉膛气体单元模型建立21-23
• 2.4 传热数学模型建立23-39
• 2.4.1 能量平衡方程式的建立及系数确定23-26
• 2.4.2 辐射直接交换面积与辐射全交换面积简化计算26-32
• 2.4.3 钢坯温度场的求解32-37
• 2.4.4 炉壁温度场的求解37-39
• 2.5 传热数学模型的求解39-40
• 第三章 加热炉操作条件的优化40-54
• 3.1 研究对象40-41
• 3.2 燃料特性41
• 3.3 不同燃料最优燃料比确定41-50
• 3.3.1 额定生产率下最优燃料比确定42-46
• 3.3.2 不同生产率下最优燃料比46-50
• 3.4 不同燃烧最优空气过剩系数确定50-52
• 3.4.1 空气过剩系数对加热炉热负荷的影响51-52
• 3.4.2 空气过剩系数对加热炉单位热耗的影响52
• 3.5 小结52-54
• 第四章 加热炉生产率与热负荷、单位热耗之间的关系54-61
• 4.1 不同燃料下加热炉生产率与热负荷之间的关系54-56
• 4.2 不同燃料下加热炉生产率与单位热耗之间的关系56-58
• 4.3 蓄热式与换热式加热炉热工特性的比较和分析58-59
• 4.4 小结59-61
• 结论61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附录A67-68
• 附录B68-78

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本文编号：662885