热风炉蓄热设计及优化

摘要

随着工程设计要求不断提高、数值计算手段不断增强，当前已可以采用计算形式明确热风蓄热体换热过程的细节，对设计工作进行优化指导。对5座高炉热风炉蓄热体进行分析，讨论热风炉蓄热体设计优化条件、优化目标、优化变量间的关系，为蓄热体设计提供指导。在优化条件限制下，通过不同变量的目标比较，提出最优变量。以工程实际常用的耐火材料物理特性、工艺需求、煤气参数、操作为优化条件，以格子砖几何尺寸、蓄热体几何尺寸、不同耐材段蓄热体高度作为优化变量，通过数值计算的方法分析5座高炉热风炉蓄热体的传热过程，获得蓄热体传热过程参数。对比数值分析结果并分析其与投资、送风期热风温降等优化目标关系。5座高炉热风炉蓄热体数值分析结果表明，影响蓄热体高度方向温度分布的主导因素是蓄热体高度，不同耐材段蓄热体的高度受耐材使用温度限制；传热流量的主导因素是作业制度，热辐射传热与蓄热体表面黑度相关度较低，而结构格子砖几何尺寸不是蓄热体阻损的主导因素。结合分析结果给出5座高炉热风炉的优化建议，由优化条件、变量构成的准数可用于定量确定送风期热风温降，同时给出了蓄热体适宜的高径比以及热风炉数量、作业制度与格子砖几何尺寸的关系建议，可为今后的设计工作提供指导。