高爐煤氣環(huán)縫洗滌器內氣液兩相流動的數(shù)值模擬.pdf

1、在冶金行業(yè)中，Bischoff除塵系統(tǒng)以其良好的爐頂壓力控制能力和高質量的對高爐煤氣的洗滌能力被新建的許多大型高爐所采用。加裝Bischoff系統(tǒng)后還便于對高爐爐頂余壓透平發(fā)電(Top Gas Press Recovery Turbine TRT)的燃氣透平進行控制。采用Bischoff系統(tǒng)配合高壓高爐及TRT設備是比較高效率的搭配，既能提高高爐效率又有利于環(huán)保和節(jié)約能源，對其內部兩相流動和阻力特性的研究具有重要的學術價值和工程實際意義

2、。 了解Bischoff除塵系統(tǒng)的關鍵部件環(huán)縫洗滌器的阻力特性是控制爐內壓力控制的重要基礎。環(huán)縫洗滌器內是一個高速可壓縮三維流動過程，并伴隨有高爐煤氣和霧化水滴的兩相流動傳熱。本文對高爐煤氣環(huán)縫洗滌器內的流動狀態(tài)進行了分析，建立了環(huán)縫洗滌器內氣液兩相流動的一維和三維物理數(shù)學模型。首先對用均質流模型建立的一維微分方程模型使用四階Runge-Kutaa方法計算了差壓隨環(huán)縫元件高度的變化情況,以及250mm工況下變流量的差壓情況；然后

3、重點對三維模型進行了研究，在Gambit中對計算區(qū)域進行多塊混合網格劃分，應用Fluent求解器對該模型進行了數(shù)值求解。對環(huán)縫洗滌器內的湍流采用重整化群(RNG)k-ε雙方程湍流模型處理，控制方程的對流項采用二階上風格式進行離散，擴散項采用線形插值多項式進行計算，速度和壓力耦合計算采用SIMPLE算法。對環(huán)縫洗滌器內液滴運動采用Lagrangian離散相模型進行模擬，并考慮氣液兩相間的相互影響。求解過程中，針對氣液兩相相互作用的理想可壓

4、縮流動計算難于收斂的特點，采用較小的欠松弛因子(ω=0.1~0.2)以及逐漸加大流量的方法保證迭代收斂。 針對不同煤氣流量、不同環(huán)縫阻力件升程以及不同水氣比條件下環(huán)縫洗滌器內的兩相流動傳熱過程進行了模擬計算，得到條件不同運行工況下環(huán)縫洗滌器的流場及阻力特性，并與一維分析模型所得出的結果進行了比較，并總結出各個運行參數(shù)對環(huán)縫洗滌器阻力的影響規(guī)律，探討了一維模型和三維模型的結果差異的原因。最后，根據(jù)計算結果進行了分析和整理，結合高爐