烧结用双旋流烧嘴的燃烧特性数值模拟

脱火是高炉煤气燃烧不稳定现象之一,烧嘴参数对脱火的影响很大。文章针对烧结套筒式双旋流烧嘴的结构特点,建立了烧结点火模型,首先利用FLUENT分析了温度场和流场,结合测量数据验证了模型的正确性。然后针对前期开发的双旋流烧嘴,研究了空气流速增加对烧嘴火焰稳定性的影响规律。最后研究了加装两种钝体的旋流烧嘴的稳焰效果,结果表明:(1)双旋流烧嘴CO燃尽率约为91%,而当空气流速增加46%时,其燃烧处于脱火临界点;(2)加装"一"字型钝体之后,煤气旋流在烧嘴根部被"一"字形钝体阻断,在钝体左右两侧形成了稳定的点火源,点火温度高达1320K,提高烧嘴燃尽率至93%,降低了点火能耗;(4)相比传统单旋流烧嘴,双旋流烧嘴降低燃耗近20%;加装"一"字形钝体之后的烧嘴降低燃耗近22%,并且彻底解决了燃烧脱火问题,已在点火炉上投入使用。

烧结机点火炉保温段空气换热器数值模拟及结构优化

文章模拟了烧结机保温段空气换热器的热交换性能及规律,探究多种结构对换热性能的影响,提出最终优化方案。结果表明:翅片能破坏流体边界层有效强化换热,短翅片结构预热温度较光管可提高19.7%;喷流短翅片组合结构能明显破坏流体边界层,预热温度提高28.5%,阻力损失为1366 Pa;旋流扇短翅片组合结构能改变流体的流动结构,充分混合冷热流体,预热温度提高40.6%,阻力损失仅为1049 Pa,此方案为最优方案。

烧嘴参数对耐火砖热变形的影响分析

热变形是引起耐火砖脱落的重要因素之一,烧嘴参数对热变形的影响很大。针对烧结套筒式双旋流烧嘴的结构特点,采用热流固耦合方法建立了烧嘴的有限元模型,首先利用FLUENT分析了温度场和流场,结合测量数据验证了模型的正确性;然后对耐火砖通道进行热结构分析,获得了通道的热变形分布;最后采用响应面方法设计了81组试验进行模拟计算,获得了烧嘴结构参数和操作参数对耐火砖通道表面温度和热应变的影响规律。结果表明:燃烧器负荷增加、外侧空气预热温度增加会显著地增加耐火砖的热变形,比如燃烧器负荷增加1%,耐火砖应变增加0.75%;增加外侧空气流速、增加内侧空气预热温度有助于缓解耐火砖的热变形,比如外侧空气流速增加1.0%,耐火砖应变减少0.30%;增加外侧空气旋流片角度既有助于强化混合燃烧,又能降低耐火砖的热变形量。