170 t ／h锅炉三种煤气混烧的燃烧特性研究

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1、冶金能源Vo1．34No．142ENERGYF0RMETALLURGICALINDUSTRYJan．2015170t／h锅炉三种煤气混烧的燃烧特性研究刘彤刘亚庞森(华北电力大学能源动力与机械工程学院)摘要利用FLUENT软件，对某钢厂170t／h高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气掺烧的燃气锅炉的燃烧特性进行三维数值模拟，气体湍流燃烧采用通用有限化学反应速率涡耗散模型。计算结果与锅炉实际运行、热力计算结果相差不大，说明了模拟的正确性。将数值模拟与热力计算结果相结合，分析了三种煤气不同的掺烧比，不同的过量空气系数，不同的空气、燃气的预热温

2、度等因素对燃气锅炉性能的影响，提出了最佳的煤气掺烧比、最佳过量空气系数和最佳的空气煤气预热温度，为燃气锅炉的运行优化提供了参考。关键词燃气锅炉数值模拟煤气掺烧运行优化Combustioncharacteristicstudyofa170t／hthreegasesco——firedboilerLiuTongLiuYaPangSen(NorthChinaElectricPowerUniversity)AbstractByusingFLUENTsoftware．threedimensionalnumericalsimulationwa

3、susedonthecon—bustioncharacteristicofa170t／hblastfurnacegas，cokeovengas，convertergasCO—firedgasboiler．Eddydissipationmodelwasusedinthecalculationofthegasturbulentcombustion．Calculationresuhsweresimilarwiththeresuhsoftheboileroperationandthethermodynamiccalculation，an

4、dshowedthecorrectnessofthesimulation．Combinedthenumericalsimulationresultswiththethermodynamiccal—culationresuhs，analyzedtheeffectofthethreegasesindifferentblendingratio，differentgasexcessaircoeficient，differentpreheatingtemperatureoftheair，gasandotherfactorsontheper

5、formanceofthegasboiler．Inthisway，putforwardthebestgasofblendingratio，optimumexcessaircoeficientandthebestairgaspreheatingtemperaturethatcanprovidereferenceforgasboileroperationoptimiza—tion．KeywordsgasboilernumericalsimulationCO——firedgasoperationoptimization近年来，随着钢铁

6、工业的迅猛发展，生产中换利用，高炉煤气的回收利用率低，大量高炉煤的副产煤气如高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气产气只能对空排放，不仅污染大气环境，而且浪费量大量增加。随着整体煤气化联合循环(IGCC)了可利用的二次能源。因此，高炉煤气的有效利和余热发电技术的迅速发展，钢厂需要改造现有用是钢铁企业清洁生产和节能的重要环节。高炉的燃气锅炉，因此对燃气锅炉燃烧特性的研究是煤气与其他高热值气体燃料和固体燃煤的燃烧特非常必要的。性区别显著，高炉煤气热值低不易稳燃，所以钢高炉煤气属低热值煤气，只能在企业内部转厂常采取三种副产煤气混烧或者高炉煤气与

7、煤炭混烧来稳定燃烧。国内常采取高炉煤气与煤掺烧收稿日期：2014—06—19刘彤(1963一)，教授；102206北京市昌平区。的方法，但是钢铁厂三种煤气混烧更能节约能Vo1．34No．1冶金能源Jan．2015ENERCYF0RMETALLURGICALINDUSTRY43炉内燃烧特性是奎很有必要曼的此研究三种煤气混烧一2一数值计一算方一法一及网格一划分“。2．1数学模型1锅炉概况数值模拟采用Fluent软件，采用SIMPLE算以某钢厂170t／h高炉煤气、焦炉煤气、转炉法求解速度、压力的耦合问题，用标准的离散方煤气混燃锅炉为

8、研究对象，该锅炉为自然循环汽法来求解压力方程，采用一阶迎风差分格式求解包炉，采用四角切圆燃烧方式。燃料分析见表1。连续性方程、N—S方程、湍动能及其耗散率等方程。燃气锅炉在炉内的燃烧过程主要包括气相表1燃料分析湍流流动、辐射换热、气相湍流燃烧。该文数值计算中湍流