环冷机余热回收系统分析与数值模拟

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1、分类号：TK11+5密级：公开UDC：621.1编号：S2014-703-02中国舰船研究院硕士学位论文环冷机余热回收系统㶲分析与数值模拟作者：陈刚指导老师：陈明研究员学科专业：热能工程哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所二〇一四年四月分类号TK11+5密级公开UDC621.1编号S2014-703-02硕士学位论文环冷机余热回收系统㶲分析与数值模拟ExergyAnalysisandNumericalSimulationonSinterCoolerWasteHeatRecoverySystem指导教师姓名：陈明职称：研究员学位申请人姓

2、名：陈刚申请学位级别：硕士专业名称：热能工程研究方向：锅炉装置技术研究论文提交时间：2014年4月培养单位：哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所学位授予单位：中国舰船研究院学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文所有研究工作，均在导师指导下由作者本人独立完成。引用的有关观点、方法、数据和文献已在论文中注明，并与参考文献对应。除论文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经公开发表的研究成果。对本文研究作出任何贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式注明并表示感谢。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权声明中国舰船研究

3、院和哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所有权保存本人呈交的学位论文复印件及电子版，有权向国家有关部门或机构送交论文复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国舰船研究院和哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描手段保存或汇编本论文。本学位论文属于：公开内部秘密，在年解密后适用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中国舰船研究院硕士学位论文摘要在钢铁企业中，烧结作业的能耗仅次于炼铁，烧结冷却机废气带走的热量占烧结厂总能耗的25~

4、30%，实现烧结余热资源的高效回收与合理利用对钢铁企业推行节能减排、保护环境、科学发展有着十分重大的意义。由于烧结系统长期处于粗放式发展，国内少有理论数据支撑，因此开展烧结冷却机内部传热过程的深入研究，掌握提高烧结余热利用效率的方法是非常有必要的工作。2本文以邯钢520m烧结环冷机余热回收系统为研究对象，介绍了环冷机——余热锅炉余热回收系统的基本组成，运用热力学㶲分析法对无内循环与有内循环的环冷机余热回收系统进行了热力学分析，研究结果表明：有内循环系统的㶲效率比无内循环系统的㶲效率提高4.37%。同时本文利用流体力学计算软件

5、FLUENT14.5，建立了环冷机内烧结矿冷却过程的数学模型。运用ANSYSICEMCFD对计算域进行结构化网格划分，环冷机内气体流动的湍流模型选择标准k−ε双方程模型，采用多孔介质局部非热平衡换热模型对环冷机内烧结矿的冷却过程进行了数值模拟，得到了温度场、速度场和压力场随时间的变化规律。随后分析了不同控制参数及热工参数对环冷机冷却过程及余热回收效率的影响，所有模拟结果通过CFD-Post、Tecplot360、Origin等后处理软件输出。数值模拟的研究结果表明：（1）环冷机内空气的速度大小受流场温度与台车结构尺寸的共同影

6、响；冷却空气流过多孔介质区域后静压有明显的下降，空气的温度越高，静压下降的幅度越大；在多孔介质区域，随着高度的增加，空气和烧结矿的温度均逐渐升高，当空气离开烧结矿后，温度基本保持不变。（2）将数值模拟结果与现场实测数据进行了对比分析，所有误差均不超过10%，由此验证了数值模拟结果的可靠性。（3）重点研究了料层高度、孔隙率、烧结矿粒径、余热利用区冷却空气初温对环冷机冷却过程及余热回收效率的影响。结果表明：在1000~1500mm的范围内，增加料层的高度、在0.35~0.50的范围内，减小孔隙率、在0.03~0.06m的范围内，

7、减小烧结矿的粒径、在393~423K的范围内，提高余热利用区冷却空气的初温均能提高余热利用区的出口空气温度及环冷机的㶲效率。将数值模拟结果与邯钢现场的实际运行情况相结合，得到了四个参数的优化结果。关键词：环冷机；㶲分析；多孔介质；余热利用；数值模拟I环冷机余热回收系统㶲分析与数值模拟ABSTRACTInthesteelindustry,theenergyconsumptionofsintercoolerliesinthesecondjustbehindpudding,whichaccountsfor25-30%oftotal

8、energyconsumption.Highefficientrecoveringandreasonableutilizingthesinteringwasteheathasextremelysignificantmeaningforsteelenterprisestoimplemente