机械工程师
2020年第3期网址：www.jxgcs 电邮：hrbengineer@163
MECHANICAL ENGINEER
黄碧辉,
吕遐平
（宝钢工程技术集团有限公司，上海201999）
摘要：使用数值模拟的方法，基于非平衡双能量方程，研究了顶燃式热风炉的非稳态炉内燃烧、速度场及炉内烟气与格 子砖的传热过程，计算得到炉内的火焰燃烧温度、格子砖温度场、烟气出口温度、热风出口温度，以此建立了一个顶燃式热风炉数字化计算模型。通过设定入口、出口及壁面边界条件，可以便捷地得到炉内温度场、速度场等计算结果，有助于对热风炉设计参数、生产操作参数进行调整与优化，通过选择合理的参数，保证传热系统的稳定、高效。 关键词：热风炉；数值仿真；燃烧；传热
中图分类号:TF 578文献标志码:A 文章编号：1002-2333（2020）03-0118-03
褐变度Study on Numerical Simulation of Top Combustion Hot Blast Stove
HUANG Bihui,LYU Xiaping
(Baosteel Engineering Technology Group Co.,Ltd.,Shanghai 201999,China)桌卡制作
Abstract:Based on the non -equilibrium dual energy equation,the numerical simulation method is used to study the combustion in the unsteady furnace of the top combustion hot blast stove,the speed field and the heat transfer process between the flue gas and the checker bricks in the furnace.The flame combustion temperature and the temperature of the木纹扣板
建筑证书管理checker bricks can be calculated,and we can also get the temperature at the outlet during the period of time.A digital calculation model for the top combustion hot blast stove is established.By setting the inlet,outlet and wall boundary,it is
convenient to obtain the calculation results of the furnace temperature field ，speed field and so on,
which helps to adjust and optimize the design parameters of the hot blast stove and the production operation parameters.By selecting reasonable parameters,the heat transfer system is guaranteed to be stable and efficient.Keywords:hot blast stove;numerical simulation;combustion;heat transfer
0引言
顶燃式热风炉的工作原理是：把热风炉的燃烧器放置在热风炉的顶部[1]，预热后的助燃空气、高炉煤气分别通过助燃空气通道、高炉煤气通道送入设置在热风炉顶部的陶瓷燃烧器，然后在热风炉预燃室、拱顶充分燃烧。燃烧产生的高温烟气由上往下通过格子砖，从位于热风炉底部的2个烟气支管排入烟气总管，经过烟气余热回收装置之后由烟囱排放至大气。当高温烟气通过格子砖时，格子砖不断与高温烟气发生热交换，吸收烟气的热量并得到充分加热，直至拱顶温度、蓄热室底部烟气温度都达到设定值之后转入送风周期或者闷炉。通过阀门切换，热风炉由燃烧或者闷炉转入送风周期，来自高炉鼓风机的冷风从蓄热室底部的烟气出口进入热风炉，由下往上通过格子砖，冷风与格子砖之间不断发生热交换，吸收格子砖的热量变成热风，最后由热风出口送出热风炉，直至热风出口温度达到设定值之后再转入燃烧周期或者闷炉[2]。
文中采用通用流体数值模拟软件，对顶燃式热风炉内部流场进行数值模拟研究，建立顶燃式热风炉数字化模型，模拟炉内煤气与助燃空气燃烧时的温度分布，烟气速度分布，燃烧时烟气出口风温随时间的变化过程，送风时送风出口风温随时间的变化过程。
1计算模型1.1
几何模型
几何模型总体由陶瓷燃烧器、燃烧室、蓄热室组成。
模型如图1、图2所示。
燃烧器由上下两个环形通道组成，上部通道为煤气通道，下部通道为助燃空气通道。在燃烧期，有煤气入口和助燃空气入口两个入口，一个出口为底部的烟气出口；在送风期，有一个入口为底部的冷风入口，一个出口为上部的热风出口。
图1热风炉模型图2热风炉顶部的煤气通道与助燃空气通道
煤气入口空气入口
热风出口氢气压缩机 高压
格子砖
卫星电视解码器烟气出口
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