本文關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煙道式余熱鍋爐熱力計(jì)算及數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究余熱鍋爐內(nèi)輻射和對(duì)流耦合傳熱機(jī)理,并合理的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐結(jié)構(gòu),對(duì)實(shí)現(xiàn)800℃(?)1000℃以下的轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收至關(guān)重要。本文對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣的余熱回收進(jìn)行了探索性研究,提出了分段式轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收方案,將轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐熱力計(jì)算模塊編入EXCEL軟件中,分別對(duì)中、低溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算,研究了煙道結(jié)構(gòu)、煙氣流速、污垢熱阻、出口飽和蒸汽壓力等對(duì)換熱的影響規(guī)律,并對(duì)90噸轉(zhuǎn)爐煙氣進(jìn)行了可行性研究。運(yùn)用數(shù)值模擬方法深入研究了污垢厚度對(duì)換熱的影響規(guī)律,對(duì)熱力計(jì)算結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。研究了轉(zhuǎn)爐煙道內(nèi)流場(chǎng)的分布情況,對(duì)不同形式的彎管進(jìn)行了流場(chǎng)分析。旨在對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣的余熱回收方案進(jìn)行可行性分析,并優(yōu)化轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐結(jié)構(gòu)。本文的主要工作和結(jié)論如下： 1)針對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣特性和煙氣除塵工藝方法,首次提出了分段式煙氣余熱回收方案,選用汽化冷卻方式,對(duì)高溫轉(zhuǎn)爐煙道結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),確定中、低溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐使用膜式水冷壁結(jié)構(gòu),其外形為豎直圓筒形結(jié)構(gòu)。 2)建立了轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐熱力計(jì)算模型,使用EXCEL軟件進(jìn)行半自動(dòng)化編程,對(duì)熱力計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。 3)在不同的熱力計(jì)算工況下,分析了轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐受熱面結(jié)構(gòu)、煙氣流速、污垢熱阻、出口飽和蒸汽壓力等對(duì)換熱的影響。由此發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)爐直徑對(duì)換熱效果影響顯著。增加轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐直徑,有利于輻射換熱,不利于對(duì)流傳熱。總換熱系數(shù)隨膜式壁管外徑或管子根數(shù)變化曲線類似于拋物線,總換熱系數(shù)存在最小值點(diǎn),并在最小值點(diǎn)處換熱強(qiáng)度最小。當(dāng)轉(zhuǎn)爐直徑一定時(shí),改變膜式壁管外徑或管子根數(shù),對(duì)換熱影響很小,可以忽略。煙氣流速僅影響著對(duì)流傳熱,煙道長(zhǎng)度對(duì)換熱系數(shù)沒(méi)有任何貢獻(xiàn),但是大大增加了換熱面積。 4)通過(guò)熱力計(jì)算分別對(duì)中、低溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的換熱構(gòu)成進(jìn)行了分析,對(duì)于中溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐,輻射傳熱占絕對(duì)主導(dǎo)地位,輻射傳熱能力影響著最終的換熱能力；對(duì)于低溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐,對(duì)流換熱能力增強(qiáng),要同時(shí)考慮輻射換熱和對(duì)流換熱,并根據(jù)對(duì)流傳熱量所占總傳熱量的比例來(lái)判定參數(shù)對(duì)總換熱量的影響規(guī)律。 5)對(duì)90噸轉(zhuǎn)爐余熱回收方案進(jìn)行了可行性分析,證明方案具有可行性。 6)灰垢的存在對(duì)換熱影響很大,而且灰垢厚度越大,換熱效果越差,出口煙氣溫度也越高；出口煙氣溫度隨灰垢層厚度增加呈近似于線性升高趨勢(shì)。對(duì)于90噸中溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐,當(dāng)灰層厚度大于等于5mm時(shí),灰塵對(duì)換熱的影響不可忽略。 7)熱力計(jì)算算得的總換熱量要比數(shù)值模擬計(jì)算的數(shù)據(jù)大1倍,但是換熱量隨污垢變化的趨勢(shì)是相同的。熱力計(jì)算和數(shù)值計(jì)算得到的輻射換熱量差別不大。 8)通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)中溫轉(zhuǎn)爐煙道內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了分析：豎直煙道內(nèi)的流場(chǎng)分布較均勻,末端彎管結(jié)構(gòu)對(duì)煙氣速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布影響很大,流場(chǎng)分布不均勻。彎管外側(cè)壓力較大,速度很�。辉趶澒軆�(nèi)側(cè),速度劇增,并在煙道出口內(nèi)側(cè)發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象,壓力為負(fù)壓,有強(qiáng)烈回流作用,此處的流動(dòng)為渦流流動(dòng)。 對(duì)于轉(zhuǎn)爐煙道內(nèi)煙氣溫度場(chǎng),在近壁面區(qū)的一個(gè)薄層內(nèi)溫度相對(duì)較低,在主流區(qū)煙道中心處溫度較高,形成溫度梯度；煙道末端出口處,煙氣的強(qiáng)烈回流作用使得出口彎管內(nèi)側(cè)形成一個(gè)很小的低溫區(qū),此處煙氣為渦流流動(dòng)。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐 余熱回收 汽化冷卻 輻射傳熱 對(duì)流傳熱 熱力計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK229.929
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 引言11-13
• 1 緒論13-35
• 1.1 余熱及余熱回收利用13-19
• 1.1.1 余熱的定義和分類15-17
• 1.1.2 余熱的回收利用17-19
• 1.2 轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收利用19-28
• 1.2.1 鋼鐵行業(yè)耗能與余熱回收19-22
• 1.2.2 轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收利用22-28
• 1.3 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道28-32
• 1.3.1 汽化冷卻技術(shù)概述28-29
• 1.3.2 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道29-32
• 1.4 本課題研究?jī)?nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)路線32-35
• 1.4.1 本課題研究?jī)?nèi)容32-33
• 1.4.2 本課題創(chuàng)新點(diǎn)33-34
• 1.4.3 本課題技術(shù)路線34-35
• 2 轉(zhuǎn)爐余熱回收方案設(shè)計(jì)35-49
• 2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程設(shè)計(jì)35-41
• 2.1.1 轉(zhuǎn)爐煙氣的特性分析35-36
• 2.1.2 現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝分析36-37
• 2.1.3 現(xiàn)有冷卻方式分析37-40
• 2.1.4 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝設(shè)計(jì)思路40
• 2.1.5 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝設(shè)計(jì)方案40-41
• 2.2 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐設(shè)置41-48
• 2.2.1 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐汽化冷卻系統(tǒng)設(shè)置41-43
• 2.2.2 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)置43-46
• 2.2.3 膜式水冷壁簡(jiǎn)介46-48
• 2.2.4 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明48
• 2.3 本章小結(jié)48-49
• 3 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐熱力計(jì)算及優(yōu)化分析49-94
• 3.1 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐熱力計(jì)算模型50-52
• 3.1.1 熱力計(jì)算結(jié)構(gòu)模型50
• 3.1.2 熱力計(jì)算傳熱模型50-52
• 3.1.3 轉(zhuǎn)爐爐氣工藝條件52
• 3.2 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐熱力計(jì)算模塊52-64
• 3.2.1 爐氣燃燒計(jì)算53-54
• 3.2.2 煙氣焓值計(jì)算54-55
• 3.2.3 煙氣物性計(jì)算55-57
• 3.2.4 水和水蒸汽物性計(jì)算57
• 3.2.5 幾何特性計(jì)算57-60
• 3.2.6 受熱面熱力計(jì)算60-64
• 3.2.7 蒸汽發(fā)生量計(jì)算64
• 3.3 EXCEL在熱力計(jì)算中的應(yīng)用64-66
• 3.3.1 EXCEL熱力計(jì)算模塊編制64-65
• 3.3.2 EXCEL熱力計(jì)算思路65-66
• 3.4 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐熱力計(jì)算影響因素分析66-90
• 3.4.1 中溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐影響因素分析66-84
• 3.4.2 低溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐影響因素分析84-90
• 3.5 轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收可行性分析90-92
• 3.5.1 低溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐熱力計(jì)算可行性分析90-91
• 3.5.2 中溫轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐熱力計(jì)算可行性分析91-92
• 3.5.3 轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收方案可行性分析總結(jié)92
• 3.6 本章小結(jié)92-94
• 4 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐換熱數(shù)值模型構(gòu)建94-105
• 4.1 簡(jiǎn)化模型94-95
• 4.2 控制方程95-96
• 4.3 計(jì)算模型96-99
• 4.4 物性參數(shù)99-100
• 4.5 邊界條件100-101
• 4.6 離散格式101
• 4.7 力與速度耦合101-102
• 4.8 網(wǎng)格獨(dú)立性分析102-103
• 4.9 本章小結(jié)103-105
• 5 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐換熱模擬分析105-116
• 5.1 積灰厚度對(duì)換熱的影響105-108
• 5.1.1 模擬條件105
• 5.1.2 結(jié)果分析105-107
• 5.1.3 數(shù)值計(jì)算與熱力計(jì)算結(jié)果對(duì)比107-108
• 5.2 轉(zhuǎn)爐煙道流場(chǎng)數(shù)值模擬108-112
• 5.2.1 速度場(chǎng)分析108-110
• 5.2.2 壓力場(chǎng)分析110-111
• 5.2.3 溫度場(chǎng)分析111-112
• 5.3 轉(zhuǎn)爐煙道末端彎管流場(chǎng)分析112-114
• 5.4 本章小結(jié)114-116
• 結(jié)論116-118
• 參考文獻(xiàn)118-121
• 附錄A 符號(hào)說(shuō)明121-125
• 致謝125-126

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：252439