资源描述：
《转炉汽化冷却烟道余热分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第33卷第2期河北理工大学学报(自然科学版)Vol33No22011年5月JournalofHebeiPolytechnicUniversity(NaturalScienceEdition)May.2011文章编号:16740262(2011)02008805转炉汽化冷却烟道余热分析张爱虎(河北联合大学冶金与能源学院,河北唐山063009)关键词:汽化冷却烟道;温度场;压力场;模拟摘要:通过对转炉烟道的数值模拟,建立了转炉汽化冷却烟道模型,通过对烟道的温度场模拟、压力场模拟以优化转炉汽化冷却烟道,降低单位能耗。对改善转炉冶
2、炼的成本、减轻环境污染和优化工艺结构具有重要意义。中图分类号:TK11+5文献标志码:A0引言近年来,我国钢铁工业取得了令人瞩目的快速发展,中国钢铁工业通过20世纪后50年,特别是最后20年间的发展,目前已成为世界钢铁第一生产大国。2005年中国钢产量达到34900万t,超过了产钢量占世[1]界第2、3、4位国家的总和。钢铁工业作为资源、能源密集型行业,是耗能大户,其耗能量占全国能耗量的16%左右,但吨钢可比能耗比先进国家高20%左右。能源问题日益成为我国钢铁工业健康可持续发展的主[2]要制约瓶颈之一。1系统参数河北某轧厂4座55
3、t转炉,日产钢量为11000t左右,汽化冷却系统为自然循环系统。2008年对轧厂的汽化冷却系统和烟气除尘系统进行了系统改造,回收蒸汽量和蒸汽压力有了很大进步。轧厂吹炼时汽包补水量57.6t/h(调查数据),可产生蒸汽46.1t/h左右(按流量计算),保守估计可用于发电的蒸汽量至少可达到35t/h,压力可达到1.6MPa,为转炉余热发电奠定了良好的基础。调查期间由于蒸汽并入低压蒸汽管网,因此压力较低,蓄热器出口压力只有0.44MPa,吨钢回收蒸汽量100.58kg/t钢。2烟气组成及流量烟道中烟气的组成:该转炉烟道中的烟气成分主要是CO和
4、CO2,根据对烟气热值的测定,可估计CO和CO2的体积分数均为50%。烟道中烟气的基本热力学参数:与计算相关的热力学参数主要有烟气的密度、比热容、热导率、分子动力粘度等。这些参数都可以表示成温度的函数,其形式为:2n-1T=A1+A2T+A3T+...+AnT(1)[3]CO和CO2的热力数据,加权平均后经多项式拟合得到,CP,,与温度的关系根据实际测量结果,烟气进口温度ty1=1600,出口温度ty2=850;给水温度ts=25,产生的饱和蒸汽平均温度tp=160;通过观察汽包水位变化计算可得一个吹炼周期(约30mi
5、n)内产生蒸汽量qm=8.5t。通过蒸汽侧计算总换热量为:收稿日期:20100927第2期张爱虎:转炉汽化冷却烟道余热分析89qm(hq-hS)QW=(2)1800S查表可得,ts=25,hs=104.766kJ/kg;tq=160,hq=2756.726kJ/kg代入上式计算,8500(2756.726-104.766)QW==12523.14kW(3)1800s取烟气平均温度ty1+ty2tym==1225(4)2计算得Cp=1214.6(J/kgk
6、)根据热量平衡得出烟气流量为:QWqmy==13.747(kg/s)(5)CP(ty1-ty2)3计算模型在主流区采用-/RNG模型,近壁面区域采用二层非平衡的壁面函数模型。-/RNG模型:-/RNG模型是从暂态N-S方程中推出的,使用了一种叫renormalizationgroup的数学方法。-/RNG模型的方程:k(k)+(kui)=(keff)+Gk+Gb--YM+SK(6)tijj2()+(ui)=(eff)+C1(Gk+C3Gb)-C2-R
7、+S(7)tijjkkGk是由层流速度梯度而产生的湍流动能;Gb是由浮力而产生的湍流动能;YM是由于在可压缩湍流中,过渡扩散产生的波动;c1,c2,c3是常量;ak和ae是k方程和e方程的湍流Prandtl数;Sk和Se是用户定义的。非平衡的壁面函数模型:该模型将壁面附近的区域分为粘性底层区和旺盛湍流区分别计算,并最终加以耦合,其结果将比普通的壁面函数模拟出的结果更符合实际。由于转炉烟道内的烟气温度相当高(进口达到1600),所以气体辐射的影响相当大。为此采用离散传播模型(DT)。该模型将整个烟道分成多个辐射面和辐射
8、体,在每一个辐射体内假定气体具有灰体性质。气体的辐射黑度和辐射吸收率有以下关系:=1-exp(-as)(8)式中:烟气的黑度;烟气的辐射吸收率,1/m;s辐射层平均厚度,m。
