干熄炉内流场与温度场的数值模拟

发布时间：2021-05-24 16:22

　　干熄焦技术因兼具节能环保的优点,在我国钢铁企业得到广泛的应用。干熄焦炉是干熄焦工艺的核心设备,在炉内发生循环气体冷却红热焦炭的过程。一直以来对熄焦过程缺少系统的研究,实际生产以经验为基础,缺乏相应的理论指导。同时,对干熄炉内部的流动、传热规律及其与工艺参数之间的关系研究较少,导致干熄焦装置的运行参数得不到很好的优化。因此根据实际的工艺设备,建立干熄炉的数学模型,对干熄炉内的流动、传热过程进行深入研究,获得干熄炉最优的运行参数成为亟待解决的新课题。本文以某钢铁厂处理能力140t/h的干熄焦炉为基础进行研究,根据工程图确定几何模型的尺寸,以流体力学软件ANSYS Fluent为平台,针对干熄炉内流动、换热的特点,建立了干熄炉三维的仿真模型。基于多孔介质理论模型,采用结构化网格与非结构化网格相结合的方法对计算区域进行离散,采用dual cell的方法实现气固相间的非局域热平衡换热,选用标准的k-ε模型描述循环气体在干熄炉内的湍流流动,并借助UDF对其进行二次开发,模拟出了干熄炉内的流场和温度场。以此为基础,讨论了入口风温、循环风量、焦炭入炉温度以及焦炭粒径对熄焦过程的影响;并借助正交试验法对... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的提出
    1.2 课题的目的和意义
    1.3 课题的研究内容
第2章 文献综述
    2.1 干熄焦技术的发展概况
        2.1.1 国外干熄焦技术的发展
        2.1.2 国内干熄焦技术的发展
    2.2 干熄焦工艺
        2.2.1 干熄焦的原理
        2.2.2 干熄焦炉的基本结构
        2.2.3 干熄焦工艺流程简介
        2.2.4 干熄焦工艺的优点
    2.3 干熄炉内流动与传热机理研究现状
        2.3.1 干熄炉气固相传热物理模型
        2.3.2 苏联早期经验公式与传热热研究
    2.4 多孔介质模型
        2.4.1 多孔介质的研究方法
        2.4.2 多孔介质的基本参数
        2.4.3 多孔介质的流动模型
        2.4.4 多孔介质的传热模型
        2.4.5 干熄炉中的多孔介质模型
    2.5 本章小结
第3章 干熄炉的数值模拟
    3.1 数值模拟研究
    3.2 Fluent中关于模型的数学描述
        3.2.1 流体控制方程
        3.2.2 能量传输方程
    3.3 干熄炉内模型的建立与求解
        3.3.1 几何模型及计算域
        3.3.2 计算区域离散化
        3.3.3 参数与边界条件
        3.3.4 自定义函数
        3.3.5 求解过程
        3.3.6 后处理
    3.4 本章小结
第4章 干熄炉数值模拟结果及分析
    4.1 模型验证
    4.2 干熄炉内流场的分析
    4.3 干熄炉内温度场的分析
    4.4 本章小结
第5章 工艺参数对干熄焦生产过程的影响
    5.1 入口风温对传热的影响
    5.2 循环风量对传热的影响
    5.3 焦炭入炉温度对传热的影响
    5.4 焦炭颗粒直径对传热的影响
    5.5 工艺参数对气体显热吸收率的影响
        5.5.1 计算工况
        5.5.2 模拟结果与分析
    5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]干熄焦发展现状及工艺优点分析[J]. 郭锐,刘显灵,周健,杨其权,杨重阳.  山东化工. 2015(16)
[2]焦炭低浓度燃烧及碳素溶损反应的模拟研究[J]. 周瑜,张小勇,郑明东,韩仁德.  中国冶金. 2014(11)
[3]热回收焦炉干熄焦装置传热过程的计算与模拟[J]. 张超,邹力,韩艳娜,余江龙.  煤化工. 2014(03)
[4]“十二五”我国焦化工业的发展[J]. 郑文华.  鞍钢技术. 2012(04)
[5]干熄炉的数值模拟分析[J]. 张丽珠,毕延林,黄德立.  金属世界. 2012(02)
[6]我国干熄焦技术的回顾与现状分析[J]. 张秋强,谭豫章,董兴宏.  燃料与化工. 2010(05)
[7]新日铁发展循环经济的技术措施[J]. 潘秀兰,王艳红,梁慧智,冯士超,杨明.  世界钢铁. 2009(04)
[8]干熄焦工艺技术特点及节能环保效益分析[J]. 徐兴福.  江苏冶金. 2008(S1)
[9]国内外干熄焦技术现状及发展趋势[J]. 王思薇.  冶金管理. 2006(05)
[10]燃烧反应干熄炉内传热模拟的浅析[J]. 许明超,冯妍卉,张欣欣,徐列,于振东.  应用能源技术. 2006(02)

博士论文
[1]一种新型冷却技术中应用多孔介质的机理研究[D]. 夏婕.南京航空航天大学 2006

硕士论文
[1]物料预热塔的设计及预热过程数值模拟分析[D]. 杨爱伟.东北大学 2013
[2]唐山中润干熄焦工艺与设备优化[D]. 明成利.河北工业大学 2011
[3]环冷机冷却过程数值仿真与优化[D]. 谢东江.中南大学 2010



本文编号：3204488