基于蓄热式钢包烘烤器燃烧分析的优化设计

摘要

蓄热式烘烤技术是在高温空气燃烧技术的基础上发展起来的，其具有高效的能源利用率和最大程度上减少污染物排放等特点，在钢包、中间包等冶金设备的烘烤方面得到了广泛的应用。本文围绕蓄热式钢包烘烤器的燃烧参数优化和结构改进优化及创新展开数值模拟和分析。 本文以企业80吨蓄热式钢包烘烤器为研究对象，以优化工艺参数和改进结构设计为最终目标，对钢包烘烤过程中钢包内的气体流动、燃烧、传热等现象进行数值模拟和优化研究。首先分别分析了不同的空气预热温度和不同的煤气流量对燃烧温度场的影响;其次分析了烘烤器的不同结构参数对燃烧温度场的影响;最后对蓄热式钢包烘烤器结构有一定的探索性创新设计，为实际的烘烤过程提供参考。 本文主要内容包括: (1)基于流体仿真软件Fluent，建立了数值仿真系统，采用对空气预热的蓄热式钢包烘烤器为研究对象。 (2)通过数值模拟对不同空气预热温度和不同煤气流量燃烧的仿真，得到比较优化的燃烧工艺参数，其结论可为现场生产提供参考。 (3)对蓄热体传热性能进行分析，判断该蓄热体是否符合要求，并按烘烤要求调整燃烧工艺参数。 (4)通过对蓄热式钢包烘烤器不同结构参数的燃烧仿真分析，包括不同烧嘴距离、不同包口与包盖之间缝隙距离、不同的烧嘴结构特征，分析得到最优组合。 (5)对蓄热式钢包烘烤器进行探索性结构设计，并对其燃烧烘烤效果仿真分析，为实际工程中的结构改进提供参考。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题的研究背景与意义

1．2国内外研究现状

1．2．1对蓄热式燃烧炉燃烧的研究

1．2．2对蓄热体传热性能方面的研究

1．3存在的问题及研究课题提出

1．4研究内容和技术路线

第2章燃烧过程中的数值分析方法

2．1数值模拟技术在燃烧过程中的研究作用

2．2燃烧过程中的数值分析

2．3小结

第3章燃烧工艺参数对烘烤温度场的影响

3．1模型介绍及网格划分

3．1．1模型解析区域

3．1．2网格划分

3．2数值计算模型和方法

3．2．1数学模型

3．2．2求解方法

3．2．3输入条件和边界条件

3．3不同空气预热温度对钢包内温度场的影响

3．3．1初始条件

3．3．2计算结果和分析

3．4不同燃料消耗量对钢包内温度场的影响

3．4．1初始条件

3．4．2计算结果和分析

3．5小结

第4章蓄热体传热性能分析

4．1几何模型及网格划分

4．1．1蓄热体的结构参数

4．1．2几何模型

4．1．3计算域网格划分

4．2蓄热体传热条件设置

4．2．1气体及蓄热体物性参数

4．2．2初始条件和边界条件

4．3计算方法

4．4不同排风量对蓄热体传递温度的影响

4．4．1引风机排风量2667 m3／h

4．4．2引风机排风量3078 m3／h

4．4．3引风机排风量3517 m3／h

4．5对比分析

4．6小结

第5章不同结构参数对燃烧温度场的影响

5．1两烧嘴之间不同距离对燃烧温度场的影响

5．1．1两烧嘴之间不同的距离模型及网格划分

5．1．2计算条件

5．1．3仿真模拟及对比分析

5．2包盖与包口之间缝隙距离对燃烧温度场的影响

5．2．1不同包盖与包口缝隙距离模型及网格划分

5．2．2计算条件

5．2．3仿真模拟及对比分析

5．3烧嘴的形状特征对燃烧温度场的影响

5．3．1不同烧嘴形状特征模型及网格划分

5．3．2计算条件

5．3．3仿真模拟及对比分析

5．4组合结构分析

5．4．1烘烤器的不同结构组合及网格划分

5．4．2计算条件

5．4．3仿真模拟及对比分析

5．5不同煤气燃烧的温度场分析

5．5．1数值计算模型和方法

5．5．2计算条件

5．5．3仿真结果分析

5．5．4结构改进

5．5．5仿真结果分析

5．6小结

第6章蓄热式烘烤器创新结构设计及分析

6．1两组烧嘴结构

6．1．1网格划分

6．1．2计算条件

6．1．3计算结果及分析比较

6．2伸缩式烧嘴结构

6．2．1网格划分

6．2．2计算条件

6．2．3计算结果及分析比较

6．3小结

7．1结论

7．2展望

参考文献

致谢

附录