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

【摘要】：研究余熱鍋爐內輻射和對流耦合傳熱機理,并合理的設計轉爐余熱鍋爐結構,對實現(xiàn)800℃(?)1000℃以下的轉爐煙氣余熱回收至關重要。本文對轉爐煙氣的余熱回收進行了探索性研究,提出了分段式轉爐煙氣余熱回收方案,將轉爐余熱鍋爐熱力計算模塊編入EXCEL軟件中,分別對中、低溫轉爐余熱鍋爐進行了相關計算,研究了煙道結構、煙氣流速、污垢熱阻、出口飽和蒸汽壓力等對換熱的影響規(guī)律,并對90噸轉爐煙氣進行了可行性研究。運用數(shù)值模擬方法深入研究了污垢厚度對換熱的影響規(guī)律,對熱力計算結果與數(shù)值計算結果進行了對比分析。研究了轉爐煙道內流場的分布情況,對不同形式的彎管進行了流場分析。旨在對轉爐煙氣的余熱回收方案進行可行性分析,并優(yōu)化轉爐余熱鍋爐結構。本文的主要工作和結論如下： 1)針對轉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,對高溫轉爐煙道結構進行改進,確定中、低溫轉爐余熱鍋爐使用膜式水冷壁結構,其外形為豎直圓筒形結構。 2)建立了轉爐余熱鍋爐熱力計算模型,使用EXCEL軟件進行半自動化編程,對熱力計算進行設計和校核。 3)在不同的熱力計算工況下,分析了轉爐余熱鍋爐受熱面結構、煙氣流速、污垢熱阻、出口飽和蒸汽壓力等對換熱的影響。由此發(fā)現(xiàn)：轉爐直徑對換熱效果影響顯著。增加轉爐余熱鍋爐直徑,有利于輻射換熱,不利于對流傳熱�？倱Q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,并在最小值點處換熱強度最小。當轉爐直徑一定時,改變膜式壁管外徑或管子根數(shù),對換熱影響很小,可以忽略。煙氣流速僅影響著對流傳熱,煙道長度對換熱系數(shù)沒有任何貢獻,但是大大增加了換熱面積。 4)通過熱力計算分別對中、低溫轉爐余熱鍋爐的換熱構成進行了分析,對于中溫轉爐余熱鍋爐,輻射傳熱占絕對主導地位,輻射傳熱能力影響著最終的換熱能力；對于低溫轉爐余熱鍋爐,對流換熱能力增強,要同時考慮輻射換熱和對流換熱,并根據(jù)對流傳熱量所占總傳熱量的比例來判定參數(shù)對總換熱量的影響規(guī)律。 5)對90噸轉爐余熱回收方案進行了可行性分析,證明方案具有可行性。 6)灰垢的存在對換熱影響很大,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。對于90噸中溫轉爐余熱鍋爐,當灰層厚度大于等于5mm時,灰塵對換熱的影響不可忽略。 7)熱力計算算得的總換熱量要比數(shù)值模擬計算的數(shù)據(jù)大1倍,但是換熱量隨污垢變化的趨勢是相同的。熱力計算和數(shù)值計算得到的輻射換熱量差別不大。 8)通過數(shù)值模擬對中溫轉爐煙道內的流場進行了分析：豎直煙道內的流場分布較均勻,末端彎管結構對煙氣速度場和壓力場分布影響很大,流場分布不均勻。彎管外側壓力較大,速度很�。辉趶澒軆葌�,速度劇增,并在煙道出口內側發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象,壓力為負壓,有強烈回流作用,此處的流動為渦流流動。 對于轉爐煙道內煙氣溫度場,在近壁面區(qū)的一個薄層內溫度相對較低,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,煙氣的強烈回流作用使得出口彎管內側形成一個很小的低溫區(qū),此處煙氣為渦流流動。
【關鍵詞】：轉爐余熱鍋爐 余熱回收 汽化冷卻 輻射傳熱 對流傳熱 熱力計算
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：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 轉爐煙氣余熱回收利用22-28
• 1.3 轉爐汽化冷卻煙道28-32
• 1.3.1 汽化冷卻技術概述28-29
• 1.3.2 轉爐汽化冷卻煙道29-32
• 1.4 本課題研究內容、創(chuàng)新點和技術路線32-35
• 1.4.1 本課題研究內容32-33
• 1.4.2 本課題創(chuàng)新點33-34
• 1.4.3 本課題技術路線34-35
• 2 轉爐余熱回收方案設計35-49
• 2.1 轉爐煤氣回收工藝流程設計35-41
• 2.1.1 轉爐煙氣的特性分析35-36
• 2.1.2 現(xiàn)有轉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 轉爐煤氣回收工藝設計思路40
• 2.1.5 轉爐煤氣回收工藝設計方案40-41
• 2.2 轉爐余熱鍋爐設置41-48
• 2.2.1 轉爐余熱鍋爐汽化冷卻系統(tǒng)設置41-43
• 2.2.2 轉爐余熱鍋爐結構設置43-46
• 2.2.3 膜式水冷壁簡介46-48
• 2.2.4 轉爐余熱鍋爐結構設計說明48
• 2.3 本章小結48-49
• 3 轉爐余熱鍋爐熱力計算及優(yōu)化分析49-94
• 3.1 轉爐余熱鍋爐熱力計算模型50-52
• 3.1.1 熱力計算結構模型50
• 3.1.2 熱力計算傳熱模型50-52
• 3.1.3 轉爐爐氣工藝條件52
• 3.2 轉爐余熱鍋爐熱力計算模塊52-64
• 3.2.1 爐氣燃燒計算53-54
• 3.2.2 煙氣焓值計算54-55
• 3.2.3 煙氣物性計算55-57
• 3.2.4 水和水蒸汽物性計算57
• 3.2.5 幾何特性計算57-60
• 3.2.6 受熱面熱力計算60-64
• 3.2.7 蒸汽發(fā)生量計算64
• 3.3 EXCEL在熱力計算中的應用64-66
• 3.3.1 EXCEL熱力計算模塊編制64-65
• 3.3.2 EXCEL熱力計算思路65-66
• 3.4 轉爐余熱鍋爐熱力計算影響因素分析66-90
• 3.4.1 中溫轉爐余熱鍋爐影響因素分析66-84
• 3.4.2 低溫轉爐余熱鍋爐影響因素分析84-90
• 3.5 轉爐煙氣余熱回收可行性分析90-92
• 3.5.1 低溫轉爐余熱鍋爐熱力計算可行性分析90-91
• 3.5.2 中溫轉爐余熱鍋爐熱力計算可行性分析91-92
• 3.5.3 轉爐煙氣余熱回收方案可行性分析總結92
• 3.6 本章小結92-94
• 4 轉爐余熱鍋爐換熱數(shù)值模型構建94-105
• 4.1 簡化模型94-95
• 4.2 控制方程95-96
• 4.3 計算模型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)格獨立性分析102-103
• 4.9 本章小結103-105
• 5 轉爐余熱鍋爐換熱模擬分析105-116
• 5.1 積灰厚度對換熱的影響105-108
• 5.1.1 模擬條件105
• 5.1.2 結果分析105-107
• 5.1.3 數(shù)值計算與熱力計算結果對比107-108
• 5.2 轉爐煙道流場數(shù)值模擬108-112
• 5.2.1 速度場分析108-110
• 5.2.2 壓力場分析110-111
• 5.2.3 溫度場分析111-112
• 5.3 轉爐煙道末端彎管流場分析112-114
• 5.4 本章小結114-116
• 結論116-118
• 參考文獻118-121
• 附錄A 符號說明121-125
• 致謝125-126

【參考文獻】

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本文編號：252439