Numerical Simulation of Fluid Flow in Blast Furnace Hearth

The liquid flow in blast furnace hearth can result in the erosion of hearth. To prolong the campaign life of blast furnace, the effects of coke bed structure, coke porosity and deepness of taphole on liquid flow in hearth were studied by re model under different conditions. The results show that with the decrease of coke porosity, the peripheral flow is enhanced. Moreover, the existence of narrow coke free zone and the deepness reduction of taphole can increase the flowability on the bottom of hearth.

高炉炉缸铁水流场影响因素的数值模拟研究

对高炉炉缸铁水流场影响因素开展数值模拟研究。结果表明:铁水剪切应力较高区域主要集中在炉缸出铁口下方;提高高炉利用系数会增大炉缸壁面上的剪切应力;在高炉正常生产情况下,死料柱孔隙率和铁口直径变化对炉缸侧壁铁水剪切应力影响较小;增加铁口深度和减小铁口倾角可以有效降低铁水对炉缸侧壁的剪切应力。实际生产中,保持良好原燃料条件,适度增加铁口深度,采取小铁口倾角出铁有利于减缓铁水对炉缸内衬的冲刷,从而实现炉缸长寿的目标。

高炉炉缸内不同死料柱状况对铁水流场的影响

铁水环流是造成炉缸侵蚀的主要原因,而导致铁水环流的主要因素是炉缸内死料柱的存在。研究高炉炉缸内死料柱位置、大小和孔隙度对铁水流场和炉底耐材切应力的影响。结果表明:当死料柱浮起减小时,自由铁水区的铁水流速加快,铁水对炉壁和炉底的冲刷和剪切力增大;当中心死料柱相对尺寸越大,对炉底和炉壁侵蚀越严重;当死料柱孔隙度减小时,铁水对炉底和炉壁的侵蚀增大。

转底炉内温度场及流场的数值模拟

利用Fluent软件建立了转底炉炉内温度场及流场的数学模型,采用κ-ε模型,辐射模型,非预混燃烧模型模拟炉内的辐射传热和湍流流动,分析了烧嘴和助燃风喷嘴的选择与布置对炉内的温度及速度分布的影响。结果表明,转底炉预热段与加热段采用炉顶布置平焰烧嘴供燃料,炉膛下部布置喷嘴供助燃风能获得很好的温度场和流场来满足工作需要;还原段选择蓄热式烧嘴供给燃料,既满足了高温还原的温度要求,也达到充分回收利用烟气余热的效果。

引进辊道窑挡火板的设置

本文总结了引进辊道窑的挡火板设置情况，分析了各带（或区）设置挡火板所起的作用，进而提出关于辊道窑中挡火板设置的最佳位置、数量及其结构型式。

建陶辊道窑预热带流场特征分析

通过数值模拟方法,采用Fluent数值计算软件,模拟得到了辊道窑预热带内烟气流场,分析比较了闸板呈不同形状开度时的流场特征。其特征有:1)受闸板截流的影响,在闸板下游附近都产生一个较其他地方负压都大的区,结果在此形成漩涡;2)不同形状开度产生的漩涡的大小和强度不同,"一"字形开度时的最大,锯齿形开度的较前者略有减小,而"凹"字形开度的较前两者的小的多;3)闸板呈"一"字形开度时的辊上和辊下断面压力分布几乎相同,而呈"凹"字形和锯齿形时有一定的差别,且在相同位置沿高度方向存在一定的压差。

油烧辊道窑燃烧室结构的水力模型研究

本文以相似理论为基础,对油烧辊道窑燃烧室进行水力模型模拟研究,用萘颗粒作为示综剂进行流场及温度场的分析,以探讨辊道窑的最佳燃烧室结构及合理的烧咀布设。

高炉炉缸死焦堆水模试验及分析

模拟高炉炉缸死焦堆情况,设计模型参数进行水模试验,研究死焦堆改变对炉缸流场的影响。结果表明:死焦堆体积减小,壁面处的环流将会减弱,对降低炉缸壁面的冲刷侵蚀十分有利;增加死焦堆孔隙度,即保持较好的焦炭热强度有利于降低炉缸环流,延长炉缸寿命;炉底无焦空间层高度高增加,即死焦堆浮起高度增加,利于减少壁面流速,延长炉缸寿命。

连铸连轧辊底式加热炉薄板坯的温度场计算

分析了 CSP工艺中辊底式加热炉及炉中板坯的换热特性 ,建立了板坯换热的二维非稳态数学模型 ,用差分法计算出了加热炉中不同时刻板坯断面的温度场 ,给出了板坯在加热炉中的温度变化曲线 ,为优化加热炉的加热制度提供了理论依据。

高炉炉缸内铁水流动物理模拟研究

为了分析高炉炉缸内死料柱的悬浮高度及死料柱在特殊状态下对炉缸内铁水流动的影响,以1:12为模型比例,在实验室进行了3200 m^(3)高炉炉缸内铁水流动特性的水模实验研究。结果表明,高炉炉缸内死料柱的悬浮高度降低,炉缸内铁水流场分布均匀,混匀效果好,但铁水流速加快,在一定程度上加剧了流动铁水对炉底的冲刷侵蚀;当死料柱在炉缸内处于倾斜状态时,炉缸内死区体积比降低,混合区体积比增加,铁水流速增大,加剧了铁水对炉缸壁以及炉底的冲刷侵蚀,亦不利于高炉长寿。

2600 m3高炉炉缸侵蚀特征数值模拟

高炉炉缸炉底耐材侵蚀制约着炉缸长寿,通常认为炉缸炉底耐材侵蚀的主要原因有铁水环流、热应力、死料柱铁水渗透和碱金属富集。为了研究炉缸耐材侵蚀特征,基于本钢炼铁厂5号高炉炉缸实际砌筑结构建立1∶1三维物理模型,借助ANSYS-Fluent软件对炉缸设计炉型进行数值模拟研究,结合破损调查结果分析了炉缸侵蚀特征的形成原因,并计算了炉缸死料柱空隙度、高炉产量对炉缸流场和温度场的影响。炉缸流场和温度场分布特征表明,铁口区域喇叭状异常侵蚀是铁口区域铁水汇流高速流动和铁水高温直接接触双重作用的结果,铁口下方象脚侵蚀是由于无焦区沿炉缸侧壁铁水环流与涡流的剧烈冲刷。死料柱空隙度通过影响死料柱内部铁水流动行为影响了无焦区铁水环流速度,足够的空隙度往往会减轻炉缸侧壁炭砖的侵蚀;高炉高产时,铁水流速增加,炉缸侧壁温度升高,炭砖侵蚀加剧,因此高产量须配合足够的死料柱空隙度、炉缸活性以及冷却性能。

生成结渣前后高炉炉缸流场的分析

为探究炉缸炉底在正常侵蚀的情况下和出现挂渣之后侵蚀的情况下炉缸内铁水流场的区别。以流体力学理论基础,建立了炉缸炉底在侵蚀前后铁水流场的三维数学模型和炉缸内生成结渣之后铁水流动对炉缸炉底的侵蚀情况的三维数学模型。利用CFX软件,研究不同时期炉缸炉底的速度矢量和不同位置的流线。结果表明,生成挂渣前后炉缸出现环流现象,但是由于挂渣粘附在炉缸上,对炉缸有一定的保护作用,同时炉缸内出现挂渣之后减小了炉缸的内部构造,使铁水流出出铁口的速度加快。在生产中可利用生成挂渣,加快出铁速度,同时依靠挂渣的保护作用,延长高炉炉缸的使用年限。