基于FDS全氧加熱爐內(nèi)流場的研究.pdf

1、當(dāng)今世界，能源環(huán)境問題越來越深入到我們的日常生活當(dāng)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(guān)注的一項(xiàng)課題。我國是一個(gè)人口大國，能源環(huán)境問題尤為突出，為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我們必須重視對(duì)環(huán)境的保護(hù)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(shù)是近代發(fā)展起來的節(jié)能燃燒技術(shù)，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(shí)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(yīng)該提倡的一項(xiàng)綠色技術(shù)。
　　本文以鋼鐵冶煉中的加熱爐為研究對(duì)象，結(jié)合氧燃燒技術(shù)，設(shè)計(jì)并建立全氧燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法來研究爐內(nèi)的流場和渦流運(yùn)動(dòng)情況以及其對(duì)燃燒的影響。
　　實(shí)驗(yàn)部分首先采用煙氣示蹤法對(duì)全氧燃燒加熱爐的冷態(tài)流場進(jìn)行了煙氣示蹤實(shí)驗(yàn)，其次利用高精度的熱線風(fēng)速儀對(duì)固定嘴氣速下爐內(nèi)相應(yīng)位置的速度進(jìn)行測定，最后使用 PIV技術(shù)對(duì)不同噴嘴氣速下全氧燃燒加

3、熱爐冷態(tài)氣體流動(dòng)情況進(jìn)行了研究。模擬部分使用 FDS開源模擬軟件，對(duì)冷態(tài)下的全氧加熱爐內(nèi)氣體流場進(jìn)行數(shù)值模擬，分別從爐高，爐長，爐寬三種角度對(duì)不同時(shí)間、不同噴嘴速度下爐內(nèi)氣體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，并對(duì)熱態(tài)燃燒給出指導(dǎo)意見，其次對(duì)不同時(shí)間下熱態(tài)下爐內(nèi)CO的產(chǎn)生和蔓延規(guī)律進(jìn)行模擬和分析。
　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)與模擬研究結(jié)果得出以下結(jié)論：（1）實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果的對(duì)比吻合度較高，驗(yàn)證了模擬結(jié)果的準(zhǔn)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(shí)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(yùn)動(dòng)兩個(gè)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(yùn)動(dòng)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(duì)比，在數(shù)值大小以及蔓延趨勢方面都有著很大相似性