钢包蓄热式烘烤及周转过程温度模拟和优化研究

发布时间：2021-09-03 00:20

　　钢包作为钢-铸界面的钢水承载和冶炼容器,其热状态对钢水温度产生重要的影响。提高钢包热状态可以减少钢包周转过程钢水温降和降低转炉出钢温度,对炼钢生产过程有重要意义。目前应用于炼钢厂提高钢包热状态的技术主要有:蓄热式烘烤技术、钢包加盖技术、在线烘烤技术以及钢包实时跟踪及调度管理等。针对现有烘烤器使用过程中存在提温速度低、烘烤不均匀的问题,本文首先对钢包蓄热式烘烤器的核心部件蓄热体和烧嘴进行了数值模拟的优化研究,为蓄热体的优化选择和烧嘴的结构设计提供指导。利用有限体积软件Fluent,分别建立了蓄热体单孔道流固耦合瞬态传热模型和烧嘴喷射火焰的湍流和燃烧化学反应模型。研究了蜂窝蓄热体的孔型结构、孔边长以及换向时间对空气预热温度、蓄热体达到稳定工况时间、压力损失和蓄热体热效率的影响规律,在风机压力供给足够的情况下,四边形孔、2mm孔边长和15s换向时间是最佳设计和操作参数;对烧嘴研究了煤气孔个数、煤气喷入角度对烧嘴内、外火焰温度场的影响规律,喷入角度为20°、4煤气孔烧嘴有最大的火焰长度和火焰后段宽度,是大型钢包烘烤的最优结构参数。针对烘烤-包壁-钢水温度传热研究分离的现状,通过建立蓄热式烘烤—... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：157 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－２?ＨＲＳ－ＤＬ烧嘴结构示意图??

??图２－１中示出利用可燃混合物在多孔介质内流动和燃烧过程中焓值沿流??向的变化，用以描述超焓或超绝热的概念。虚线表示没有预热的自由空间燃??烧系统中焓的变化，实线表示有预热的多孔介质燃烧系统中焓的变化。在没??有预热的燃烧系统中，由于存在热损失，温度达不到绝热火焰温度，而有预??热的燃烧系统中，而有预热的燃烧系统中，由于反应混合气进入反应区前被??预热，上游的焓值迅速升高，在流动过程中产生超焓或超绝热火焰［２２】。??超绝热火焰??结’—（＼??值燃?＼｜?绝热火焰??Ｉ??）＼?丨?ｊ?收?ｎ?尾??ｙ预热，，?＾??????ｔｍｍ?＊？？？＞：＂?????＂?＿＿＿，＿？？＊＿．？■??混合物流向??燃烧??图２－１绝热系统“超焓燃烧”的概念示意图??曰本在吸收了“超焓”概念的基础上发展了?ＨＴＡＣ技术

整个炉膛的温度均匀性有了显著的提高，另外通过实验，对比了?３０８Ｋ氧气??含量为２１?％和预热到１４７３Ｋ氧气含量为４％的空气与液化石油气（ＬＰＧ）燃烧的??温度场分布，如图２－３，可以看出，图２－３（ｂ）所示高温低氧空气燃烧的温度??较高，并且温度场分布更加均匀ｉ２７］。??Ｘ?ｍｍ?Ｘ?ｍｍ??４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?（ａ）?４０?６０?８０?１（Ｘ３?１２０?１４０?（ｂ）??２２５－４＾＃＾！—?Ｈ?Ｈ——＼＼?２２５－Ｈ——Ｆ?—?Ｉ?－?Ｉ—?－ｈ／Ｈ??■ｉ?ｉ?Ｉ?ｘ?ｉＺ！ｆｉ?ｉ?ｉ?Ｆ?ｉ??２００：ｒ严＾１？－卜－ｉ?２００；ｒ?ｔｒ?－ｒｒ?ｎｔ〇〇?ｉ??１７５－１／?Ｉ?４０ｆ?Ｉ?Ｊ?Ｉ?Ｉ?１７５－ｉｉ?ｉ?＼?ｉ?ｉ?ｉ??■Ａｌ?－ｆ?Ｈｒ?１?－ｆｔ?＼ｉ?＂＂＇ｌｉｏ＇．Ｔ?１??１Ｋ＞＂Ｕ?Ｕ?ｍ?１?／１?１?１５〇ＡＡ」」Ｌ／ｉ」??ｌｌ２５－ｉ］／Ｊ?＼ｌ?＼?Ｍ?Ｉ?Ｉ?Ｉ１２５－Ｉ?Ｉ?｜?Ｉ?＼ｌ?Ｉ??」?７５—ｌ」丨?Ａｉ?—?ｑ?ｉＸ?ｊ??Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ａｉｒ?Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ａｉｒ?ｒ?，，?＾??（３＾Ｃ＾１％ｖｏＩ０２）?ＦｕｅｉＬＰＧ?（１２〇ｒｆＣ．４％ｖｒｔ?０２＞?Ｆｕｅｌ?ＬＰＧ??图２－３燃烧的温度分布对比：??（ａ）低温／空气；（ｂ）高温／低氧??Ｙｕａｎ?Ｊｉａｍｖｅｉ等人对湍流燃烧采用ＰＤＦ模型，对辐射采用区域传热模型，??对烟灰形成采用二步Ｔｅｓｎｅｒ模型来综合分析燃烧的特性。计算结果揭示了空??气预热温度和氧浓度对燃烧温度的影响


本文编号：3380020