基于CFD仿真的蓄热式烧嘴开发

摘要

本论文主要是研发一种稳定、高效的新型蓄热式燃烧器，解决目前蓄热式烧嘴存在的火焰刚性偏弱、火焰不稳定、烧嘴寿命不高等问题，通过仿真找到影响蓄热式烧嘴火焰的关键因素并进行优化，找到一种综合性能较优的烧嘴结构形式，仿真计算最优结构蓄热式烧嘴的流动、传热和燃烧，并计算换向过程炉内流场、温度场的变化。
　　对于0度、10度、20度、30度4个喷口角度，10度是最优值，10度的火焰高温区在炉膛中心的位置，整体热流密度分布较均匀，火焰形状较好，并且换向后两侧能够形成对称加热，保证钢坯加热质量；对于5m/s、10m/s、20m/s、30m/s四种速度的结构，随着流速的增加，炉膛火焰的高温烟气覆盖预热区域逐渐变大，整个炉膛内的烟气温度也逐渐趋于均匀，热流密度成抛物线结构，随着流速的上升，抛物线越趋于平缓，考虑到钢厂的空、煤气压力可行性，空、煤气流速最好选择在10-20m/s之间；通过对蓄热式烧嘴换向过程的仿真分析发现，两侧炉膛的压力都经历了降低、升高、再降低的过程，但从燃烧区变为排烟区的炉压波动为120-160pa，从排烟区变为燃烧区的压力波动为80-110pa，燃烧区变为排烟区的压力波动更大；通过对炉段仿真，在加热炉长度方向上温度比较均匀，高温区覆盖大半侧炉膛，CO在60%炉长处基本燃烧完全，燃烧区板坯热流密度比较均匀，燃烧侧炉压约0-20pa，排烟侧炉压约50-70pa，两侧炉膛压差约50pa。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1蓄热式燃烧技术的介绍

1.2蓄热式燃烧技术的发展历程

1.3蓄热式燃烧技术的研究进展

1.3.1蓄热技术的研究进展

1.3.2蓄热体的研究

1.3.3降低NOX排放的研究

1.4蓄热式燃烧技术的应用

1.4.1国外蓄热式燃烧技术的应用

1.4.2蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用

1.5课题研究内容

2 蓄热式燃烧仿真的数学物理方法

2.1数学模型

2.1.1假设条件

2.1.2流动模型

2.1.3传热模型

2.1.4定解条件

2.1.5求解方法

2.2蓄热式燃烧器的物理模型

2.3蓄热式燃烧器的网格划分

3 蓄热式燃烧器的仿真结果及分析

3.1不同气体喷口角度仿真分析

3.1.1 流场分析

3.1.2 燃烧及温度场分析

3.1.3 传热分析

3.2 不同喷口流速仿真分析

3.2.1 流场分析

3.2.2 燃烧及温度场分析

3.2.3 传热分析

3.2.4 压力可行性分析

3.3 蓄热式烧嘴换向仿真分析

3.3.1 流场及温度场分析

3.3.2 炉压变化分析

3.4 蓄热式烧嘴炉段仿真

结论

参考文献

致谢