基于FDS全氧加熱爐內(nèi)流場的研究.pdf

1、當今世界，能源環(huán)境問題越來越深入到我們的日常生活當中，如何提高能源的利用率以及減少有害污染物的排放成為了世界關注的一項課題。我國是一個人口大國，能源環(huán)境問題尤為突出，為了實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，我們必須重視對環(huán)境的保護以及資源能源的有效利用。鋼鐵企業(yè)作為耗能大戶，必須通過科技的創(chuàng)新來減少生產(chǎn)過程中帶來的環(huán)境污染和能源消耗的問題。氧燃燒技術是近代發(fā)展起來的節(jié)能燃燒技術，其通過提高燃燒過程中的氧含量，使燃燒更為充分，提高了燃燒效率，同時減少了

2、氮氧化物的排放，體現(xiàn)了既節(jié)能又環(huán)保的效果，是現(xiàn)階段我們應該提倡的一項綠色技術。
　　本文以鋼鐵冶煉中的加熱爐為研究對象，結合氧燃燒技術，設計并建立全氧燃燒實驗臺，采用實驗和數(shù)值模擬的方法來研究爐內(nèi)的流場和渦流運動情況以及其對燃燒的影響。
　　實驗部分首先采用煙氣示蹤法對全氧燃燒加熱爐的冷態(tài)流場進行了煙氣示蹤實驗，其次利用高精度的熱線風速儀對固定嘴氣速下爐內(nèi)相應位置的速度進行測定，最后使用 PIV技術對不同噴嘴氣速下全氧燃燒加

3、熱爐冷態(tài)氣體流動情況進行了研究。模擬部分使用 FDS開源模擬軟件，對冷態(tài)下的全氧加熱爐內(nèi)氣體流場進行數(shù)值模擬，分別從爐高，爐長，爐寬三種角度對不同時間、不同噴嘴速度下爐內(nèi)氣體的運動情況進行分析，并對熱態(tài)燃燒給出指導意見，其次對不同時間下熱態(tài)下爐內(nèi)CO的產(chǎn)生和蔓延規(guī)律進行模擬和分析。
　　根據(jù)實驗與模擬研究結果得出以下結論：（1）實驗與模擬結果的對比吻合度較高，驗證了模擬結果的準確性；（2）噴嘴氣速越大，爐內(nèi)形成的回流區(qū)域更明顯，相

4、同時間爐內(nèi)形成的回流區(qū)域越長，越有利于氣體在爐內(nèi)的彌散蔓延，以形成充分有效的彌散燃燒；（3）爐內(nèi)的速度主要受噴嘴處速度和內(nèi)部氣體的湍流運動兩個因素影響，爐體前端受到噴最處的影響比較大，爐體中后端受到內(nèi)部氣體湍流運動影響比較大；（4）由于氧氣較為充分，燃燒過程產(chǎn)生的CO較少，最大濃度為9.5×10-4（mol/mol），體現(xiàn)了全氧加熱爐內(nèi)燃燒過程較為充分。（5）熱態(tài)與冷態(tài)條件下流場和渦量場的對比，在數(shù)值大小以及蔓延趨勢方面都有著很大相似性