基于FLUENT的高爐風(fēng)口溫度場和流場模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、高爐風(fēng)口是高爐煉鐵的重要部件，它的使用壽命是高爐能否獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。風(fēng)口在正常工作時有一部分伸入爐內(nèi)處在一個被稱為回旋區(qū)的地方，其工作環(huán)境十分惡劣，不僅受到高溫?zé)犸L(fēng)的侵蝕，同時還受到高速煤粉的磨損和液態(tài)鐵渣的輻射。風(fēng)口的損壞形式有熔損、曲損、龜裂、磨損，其中由于局部熱流超過風(fēng)口許用溫度而使風(fēng)口熔損的形式占風(fēng)口損壞的80％以上。
　　本文的重點是以如何提高風(fēng)口使用壽命為中心，首先從理論上推導(dǎo)風(fēng)口冷卻過程中對風(fēng)口冷卻效果影響較大的幾個

2、參數(shù),然后采用計算流體動力學(xué)（CFD）軟件，對風(fēng)口的溫度場和流場進(jìn)行仿真研究，分析其冷卻換熱過程，并對風(fēng)口結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到提高風(fēng)口使用壽命,減少風(fēng)口損毀機(jī)率的目的。
　　本文以風(fēng)口的實際工況為基礎(chǔ)，根據(jù)某鋼鐵廠提供的風(fēng)口圖紙，運用三維建模軟件Proe建立風(fēng)口的等比例模型，然后運用商用Fluent軟件進(jìn)行仿真分析，對風(fēng)口冷卻過程進(jìn)行模擬，分析主要參數(shù)對風(fēng)口冷卻效果的影響。研究結(jié)果表明:風(fēng)口表面溫度呈現(xiàn)出由低到高的梯度分布，風(fēng)口前端

3、面的溫度總是最高的，這是因為風(fēng)口前端伸入高爐內(nèi)，其工作環(huán)境最為惡劣，與爐墻接觸的端面溫度次之，與環(huán)境溫度接觸的外端面溫度總是最低的。風(fēng)口熔損主要是因為瞬間溫度過高，而風(fēng)口最高溫度總是出現(xiàn)在風(fēng)口前端，因此風(fēng)口前端面溫度分布情況和大小以及如何減少其表面最高溫度是本文研究的重點；風(fēng)口的熱量是通過冷卻水帶走的，因此冷卻水對風(fēng)口冷卻效果影響較大，研究表面風(fēng)口進(jìn)水口流量越大風(fēng)口溫度越低，但當(dāng)流量增加到一定程度時，風(fēng)口冷卻效果接近飽和，冷卻效果無法再

4、提高。同時水溫對風(fēng)口冷卻效果也有一定的影響,進(jìn)水口處冷卻水的水溫越低,冷卻效果越好；水垢對風(fēng)口的危害非常大，模擬發(fā)現(xiàn)風(fēng)口在有水垢的情況下，熱量不容易被帶走，風(fēng)口表面最高溫度上升很快，當(dāng)水垢達(dá)到0.4mm時風(fēng)口溫度達(dá)到了762K超過了其許用溫度，因此冷卻水要經(jīng)過嚴(yán)格地過濾，防止水垢的生成；通過模擬有陶瓷時風(fēng)口的溫度場，發(fā)現(xiàn)風(fēng)口表面添加陶瓷涂層后風(fēng)口表面溫度大大下降，這有助于風(fēng)口使用壽命的提高。
　　在對風(fēng)口冷卻效果模擬分析及理論推導(dǎo)