卡魯金熱風(fēng)爐流場及混合特性的實驗研究和數(shù)值模擬.pdf

1、熱風(fēng)爐是高爐煉鐵生產(chǎn)過程中的重要輔助設(shè)備，其性能的優(yōu)劣直接影響到自身和高爐的正常運行、利用效率以及使用壽命。近年來，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)相對簡單等優(yōu)點，得到了長足的發(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、發(fā)展最快。但它進(jìn)入我國的時間較晚，對其理論研究尚少，其流場和混合特性也缺乏系統(tǒng)的研究，就其結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)優(yōu)勢上有許多值得學(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)爐實驗?zāi)Ｐ汀Ｔ诶鋺B(tài)實驗的基礎(chǔ)上，對卡魯金熱風(fēng)爐模型的流場及混合特性進(jìn)行了研究，重點測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流場分布的影響，同時測定并計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產(chǎn)生，出口斷面上的速度分布均勻、對稱，以及由良好的混合而產(chǎn)生的濃度分布較為均勻。
　　 在實驗研究的同時，本文使用商用軟件Fluent建立了與冷態(tài)模型相對應(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)氣體流動的控制方程與標(biāo)準(zhǔn)的к-ε湍流模型，按冷態(tài)實驗100％工況給定速度入口的邊界條件下，對卡魯金熱風(fēng)爐的流場及混合特性進(jìn)行了冷態(tài)模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，對爐內(nèi)氣流的速度分布、濃度分布和壓