加热炉炉温均匀性优化控制研究

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1、第33卷第1期工业炉Vol.33No.12011年1月IndustrialFurnaceJan.2011加热炉炉温均匀性优化控制研究刘增环，王利珍，何广祥（河北工程大学信电学院，河北邯郸056038）摘要：以某钢厂台车式脉冲燃烧加热炉为研究对象，采用k-ε湍流双方程模型，对炉膛内温度场进行数值模拟和研究，得出了合理有效组织燃烧的烧嘴布置和偏移角度，为保证炉膛温度的均匀性、提高加热质量和优化炉型结构提供了参考依据。系统仿真和实际运行效果表明：炉膛内温度场的均匀性得到了很大提高，满足了钢坯高质量加热的需要。关键词：加热炉；炉温均匀性；烧嘴；热流场；数值模拟中图

2、分类号：TF062文献标识码：A文章编号：1001-6988（2011）01-0009-03StudyonOptimalControlofFurnaceTemperatureUniformityLIUZeng-huan,WANGLi-zhen,HEGuang-xiang（CollegeofInformationandElectronicEngineering,HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China）Abstract:Withthecartypepulsecombustionfurnaceinastee

3、lplantasresearchobject,andadoptingthek-εtwo-equationturbulencemodel,thenumericalsimulationandresearchonthefurnacetemperaturefieldaremade,thenthedistributionandoffsetangleofburnersthatcouldorganizeburningrationallyandeffectivelyareobtained.Theseprovideabasisforensuringthefurnacetem

4、peratureuniformity,furtherimprovingtheheatingqualityandre-optimizingthefurnacestructure.Thesystemsimulationandpracticalrunningresultsshowthattheuniformityoffurnacetemperaturefieldisimprovedgreatly.Itsatisfiestheneedsofhighqualityheatingofbillets.Keywords:heatingfurnace;temperature

5、uniformity;burner;thermalfluidfield;numericalsimulation钢坯的加热质量直接关系到钢材产品的质量、加热炉为研究对象，通过对加热炉热流场的数值模产量、能耗以及机械设备的寿命等，改善钢坯的加热拟，采用小步长试探的方法，优化得出了加热炉烧嘴质量可以提高钢的塑性，降低热加工时的抗力，减少的分布情况和偏移角度，改善了加热炉温度场的均燃料消耗和氧化损耗[1]匀性，获得了良好的加热效果，大大提高了产品的合。炉膛温度场的均匀性是衡量加热质量和保证钢坯加热均匀的一个重要因素。格率和优质率。脉冲式加热炉能够很好地提高能源的利

6、用率和钢坯1加热炉热流场数值分析加热质量，但炉膛温度场的均匀性仍有待进一步优化。合理的烧嘴布置和偏移角度，能够优化炉子热1.1热流场模型分析交换过程，有效组织炉膛气流，大大提高炉膛温度场加热炉依靠燃料燃烧后生成的气态燃烧产物的的均匀性，改善加热质量。流动过程把热量传给被加热的钢坯[2]。以天然气为根据炉膛结构及尺寸、加热钢种、坯料形状、燃燃料的加热炉燃烧过程与气体力学紧密相关，加热料及轧钢温度的不同，对烧嘴的分布和最佳偏移角过程中的炉膛内炉气流动、对流传热与燃烧过程几度的要求都不相同。本文以某钢厂台车式脉冲燃烧乎全部是湍流过程，湍流模型是加热炉热过程数学模

7、型的基础。收稿日期：2010-10-26常见的湍流模型有：零方程模型、单方程模型和作者简介：刘增环（1962—），男，工学硕士，教授，主要研究方向双方程模型[3]为计算机检测与控制、智能仪器仪表的应用.。其中，湍流流动的k-ε双方程模型在9第3332卷第13期工工业炉业炉Vol.33No.1Vol.32No.3实验研究20112010年15：加热炉炉温均匀性优化控制研究月IndustrialFurnaceMay2010Jan.2011实际工程应用中取得了巨大的成就，给出了大批与性系数，Cμ=0.09；CD为系数，CD=0.08~0.38；l为湍流实验吻合的

8、数值解，使越来越多的科技人员认识到的脉动普朗特混合长度；ε为湍流脉