卡魯金熱風(fēng)爐流場(chǎng)及混合特性的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬.pdf

1、熱風(fēng)爐是高爐煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中的重要輔助設(shè)備，其性能的優(yōu)劣直接影響到自身和高爐的正常運(yùn)行、利用效率以及使用壽命。近年來(lái)，由于新型結(jié)構(gòu)的頂燃式熱風(fēng)爐具有燃燒強(qiáng)度大、火焰距離短、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。其中，以帶預(yù)燃室的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐最有優(yōu)勢(shì)、發(fā)展最快。但它進(jìn)入我國(guó)的時(shí)間較晚，對(duì)其理論研究尚少，其流場(chǎng)和混合特性也缺乏系統(tǒng)的研究，就其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)上有許多值得學(xué)習(xí)和借鑒的地方。
　　 本文在相似理論的指導(dǎo)

2、下，針對(duì)2000m3高爐用熱風(fēng)爐建立了與原型相似比為1:10的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｔ诶鋺B(tài)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)卡魯金熱風(fēng)爐模型的流場(chǎng)及混合特性進(jìn)行了研究，重點(diǎn)測(cè)試了燃燒器噴口氣流的均勻性、預(yù)燃室空、煤氣的混合特性以及喉口至燃燒室出口之間氣流速度和濃度分布的均勻性，考察了蓄熱室格子磚的阻力特性對(duì)流場(chǎng)分布的影響，同時(shí)測(cè)定并計(jì)算了燃燒器的阻力損失系數(shù)。結(jié)果表明，卡魯金熱風(fēng)爐噴口氣流的均勻性較好，空氣噴口和煤氣噴口氣流的均勻度分別達(dá)到了92.

3、67％和89.18％，燃燒室中心有較大的回流流場(chǎng)產(chǎn)生，出口斷面上的速度分布均勻、對(duì)稱(chēng)，以及由良好的混合而產(chǎn)生的濃度分布較為均勻。
　　 在實(shí)驗(yàn)研究的同時(shí)，本文使用商用軟件Fluent建立了與冷態(tài)模型相對(duì)應(yīng)的三維熱風(fēng)爐模型，選擇適合模擬頂燃式熱風(fēng)爐內(nèi)氣體流動(dòng)的控制方程與標(biāo)準(zhǔn)的к-ε湍流模型，按冷態(tài)實(shí)驗(yàn)100％工況給定速度入口的邊界條件下，對(duì)卡魯金熱風(fēng)爐的流場(chǎng)及混合特性進(jìn)行了冷態(tài)模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)爐內(nèi)氣流的速度分布、濃度分布和壓