高爐煤氣雙預(yù)熱蓄熱式環(huán)形加熱爐冷態(tài)爐內(nèi)流場及暫態(tài)特性.pdf

1、針對將高爐煤氣雙預(yù)熱蓄熱式燒嘴應(yīng)用于環(huán)形加熱爐的全新設(shè)計,為了獲得該爐型爐內(nèi)流場、壓力場等的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)特性,本文以空氣作為模擬介質(zhì),依據(jù)模化理論,試驗(yàn)研究使用蓄熱式燃燒器的環(huán)形加熱爐爐內(nèi)流場結(jié)構(gòu)、壓力場穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)特性,天然氣濃度分布模擬爐氣鋪展情況,并測量其速度分布,為該爐型的設(shè)計提供參考設(shè)計參數(shù),為該爐型的設(shè)計、施工及可靠安全運(yùn)行提供保證。速度場測量的結(jié)果表明,從噴口噴出的氣流在爐內(nèi)形成了漩渦,流量越大,氣流越容易到達(dá)對側(cè)爐墻,從而被

2、對側(cè)抽風(fēng)吸出。但發(fā)生抽吸現(xiàn)象并不是在正對的第一個噴口,依流量不同,為第二個到第三個不等。另外,對于三個不同的加熱段,越靠近均熱段的噴口噴出的氣流越不容易被對側(cè)的排煙排出,表明均熱段所產(chǎn)生的煙氣在后面的加熱段基本被全部吸出,不能到達(dá)尾部煙道,而前加熱段所產(chǎn)生的煙氣,大部分在后面加熱段吸出。因此,可以延長爐氣在爐內(nèi)的停留時間,不至于煙氣一旦產(chǎn)生就被吸出的問題,這樣有利于燃料在高溫下充分燃燒。從煙跡顯示流型來看,環(huán)形爐爐內(nèi)氣流是按均熱段、三加

3、熱段、二加熱段等到爐尾這樣一個順時針方向流動的,氣體主流速度逐漸變大,這樣便于與低溫的入爐鋼坯形成很好的對流換熱條件。因此這樣的流動條件可以形成很好的逆流加熱的爐內(nèi)溫度場。從燒嘴口到排煙口的過程中,速度變化較大,煤氣和空氣不能充滿噴口附近區(qū)域;距離燒嘴口越遠(yuǎn)的地方,截面上速度變化越平緩,波動越小;同時,在噴嘴口兩側(cè)附近都有一氣流漩渦產(chǎn)生,漩渦處氣體流速很小。爐膛主要工作區(qū)域速度分布比較均勻,有利于形成穩(wěn)定均勻的溫度場和壓力場。從天然氣濃

4、度分布模擬爐氣鋪展來看,第一加熱段空煤氣混合速度比第三加熱段稍快,混合更均勻。天然氣出口區(qū)域濃度要高一些。主流區(qū)濃度分布較均勻,空煤氣混合比較好,有利于燃燒和在爐膛內(nèi)形成穩(wěn)定的溫度場。而在靠近內(nèi)環(huán)抽風(fēng)口位置,天然氣濃度較低,表明不會有大量的燃料進(jìn)入蓄熱室,在蓄熱室內(nèi)形成二次燃燒,造成燃料浪費(fèi)和蓄熱體損壞。由于上游來流的影響而沖淡了燃?xì)鉂舛?下游加熱段的燒嘴遠(yuǎn)端燃料濃度較低,可能會對火焰組織不利,該問題可以通過增加下游加熱段燒嘴的剛性來解