鍛造車間火焰切割煙氣流動特性及控制方案研究.pdf

1、本文以大連兆和科技發(fā)展有限公司的工程改造項目——太原重工鍛造車間火焰切割機(jī)排煙除塵系統(tǒng)為研究對象，針對火焰切割過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谲囬g無組織擴(kuò)散的問題，對煙氣的運(yùn)動特性進(jìn)行研究。同時，對工程項目的排煙方案進(jìn)行模擬研究論證，優(yōu)化通風(fēng)氣流組織，改進(jìn)排煙方案。
　　在使用火焰切割機(jī)對鋼件進(jìn)行切割時，主要利用高溫火焰將鋼件迅速熔融氧化以達(dá)到切割目的，所以在加工過程中容易產(chǎn)生大量的黃褐色含塵煙氣，對車間內(nèi)的空氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。由于火焰切

2、割的瞬間發(fā)塵量很大，煙氣具有運(yùn)動速度快、溫度高的特點，同時考慮到廠房結(jié)構(gòu)和工藝要求等條件的限值，對煙氣的控制有一定的難度。
　　為了研究污染源擴(kuò)散及煙氣運(yùn)動的規(guī)律，本文首先建立了求解的相關(guān)數(shù)學(xué)與物理模型。由于火焰切割的工藝過程涉及到多個化學(xué)反應(yīng)和物理變化過程，故產(chǎn)生的煙氣成分也非常復(fù)雜。為了更好地研究煙氣的運(yùn)動，根據(jù)相關(guān)理論與公式推導(dǎo)，分析火焰切割煙氣中的各種成分，包括煙氣成分與煙塵顆粒物成分。通過計算，得到煙氣顆粒物直徑的中位值

3、為8.77μm。了解氣固懸浮系統(tǒng)的主要參數(shù)，并對顆粒物在無風(fēng)擴(kuò)散時的受力和運(yùn)動進(jìn)行了理論計算與研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在煙氣顆粒物在無外部強(qiáng)制對流干擾的擴(kuò)散狀態(tài)下，相較于Magnus力與Saffman力，熱泳力在運(yùn)動過程中對顆粒物的影響較大。
　　為了驗證大連兆和科技的現(xiàn)有排煙改造方案的排煙效率，建立了不同形狀層次的網(wǎng)格，根據(jù)高溫?zé)煔獾倪\(yùn)動機(jī)理，利用FLUENT軟件進(jìn)行了模擬研究與評估，結(jié)果表明:風(fēng)口的抽吸速度越大，顆粒物的祛除效率就越高

4、，煙氣在作業(yè)廠房內(nèi)的停留周期就越短;通過調(diào)節(jié)風(fēng)速，使不同工況的排煙效率在64.63％～89.71％之間。但由于單吸式系統(tǒng)本身的局限性，即使在最大工況下，本身的抽吸速度已經(jīng)處于比較大的值，而仍有10％左右的煙氣不能被捕集。
　　通過對既有方案進(jìn)行優(yōu)化，提出了以吹吸式通風(fēng)代替原來的單吸式，增大了抽風(fēng)口面積并增加了擋煙隔板。使用分析臨界斷面來評估新方案的通風(fēng)效率，發(fā)現(xiàn)模擬驗證坐標(biāo)x2=5.98m與理論計算值x1=6.36m相近。而經(jīng)過對