焦?fàn)t加熱系統(tǒng)的工況十分復(fù)雜,而采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段的研究成本較高。因此,通過對(duì)焦?fàn)t加熱系統(tǒng)的數(shù)值模擬,能夠分析焦?fàn)t加熱系統(tǒng)內(nèi)部難以觀測(cè)的高溫傳熱工況,以較低的成本反映各操作參數(shù)對(duì)于煉焦工藝過程的影響,從而得到工藝過程的最優(yōu)方法。這種研究手段對(duì)于煉焦工業(yè)中涉及的生產(chǎn)、節(jié)能、減排等方面具有指導(dǎo)意義。本文以JNX-70-2型焦?fàn)t的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),采用CFD軟件,通過合理簡(jiǎn)化,分別構(gòu)建了三維分段加熱的復(fù)熱式焦?fàn)t燃燒室-炭化室傳熱模型以及分格式焦?fàn)t蓄熱室模型。通過工廠實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果比對(duì)驗(yàn)證了模型的可靠性,并進(jìn)一步分析了焦?fàn)t加熱系統(tǒng)內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)工況與其影響因素。研究獲得的主要結(jié)論如下:對(duì)于分段加熱的復(fù)熱式燃燒室而言,火焰焰心位置出現(xiàn)在上升氣流的中上部,靠近中段燃?xì)膺M(jìn)口處;而在炭化室內(nèi),靠近燃燒室孔道砌墻一側(cè)的煤料溫度較低,在結(jié)焦末期較其他部位溫度低約100 K左右;在整個(gè)結(jié)焦過程中,燃燒室出口處NOx的濃度隨結(jié)焦時(shí)間的增大而升高;燃燒室進(jìn)口空氣過剩系數(shù)的提高將降低燃燒室內(nèi)的氣相溫度,同時(shí)也會(huì)造成出口處NOx的濃度先減小后增大的現(xiàn)象,得到計(jì)算工況下的最佳進(jìn)口空氣過剩系數(shù)為1.35;混合煤氣中,焦?fàn)t... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１焦?fàn)t加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ｃｏｋｅ?ｏｖｅｎ??對(duì)于煉焦過程而言，重要的傳熱與質(zhì)過程發(fā)生在蓄熱?

ｉ?ｎ換向一次），??將高爐煤氣（Ｂｌａｓｔ?Ｆｕｒｎａｃｅ?Ｇａｓ，以下縮寫為ＢＦＧ）與空氣通入蓄熱室內(nèi)，由高溫格子??磚對(duì)其預(yù)熱后進(jìn)入燃燒室，并與焦?fàn)t煤氣（Ｃｏｋｅ?Ｏｖｅｎ?Ｇａｓ，以下縮寫為ＣＯＧ）混合燃??燒。燃燒后產(chǎn)生的高溫氣體向爐墻壁面輻射放熱，為炭化室提供煤料成焦所需的熱量。??燃燒后的廢氣則通入另一組蓄熱室，并加熱其內(nèi)部的格子磚壁面，格子磚儲(chǔ)能并為下一??次換向預(yù)熱空氣與ＢＦＧ作準(zhǔn)備——由此完成了焦?fàn)t加熱系統(tǒng)的氣相循環(huán)過程。??１．３．１焦?fàn)t炭化室與燃燒室??圖１．２為焦?fàn)t炭化室與燃燒室的的外部結(jié)構(gòu)，燃燒室與炭化室相互間隔排列。煤料??通過炭化室頂部的裝煤孔落下，進(jìn)入炭化室內(nèi)部，然后使其在隔絕空氣的條件下加熱升??溫，直至其轉(zhuǎn)化為焦炭。當(dāng)煉焦過程完成后，通過使用焦?fàn)t推焦機(jī)，將成熟的煤料推出??炭化室。??一般在炭化室頂部還設(shè)有上升管口，用于收集煉焦過程中，由于煤的熱裂解而產(chǎn)生??的荒煤氣。此外，大型炭化室的外形還具有一定的錐度，即炭化室的兩側(cè)（機(jī)側(cè)與焦側(cè)）??長(zhǎng)度略有不同，這樣做的原因是由于隨著焦?fàn)t使用年限增大，各處墻面容易產(chǎn)生形變，??使推焦過程難以進(jìn)行。不過，當(dāng)炭化室的長(zhǎng)度一定時(shí)，錐度越大則形變所造成的影響越??小，推焦過程也就越容易進(jìn)行［９］。??對(duì)于炭化室而言，其有效容積、長(zhǎng)度與裝煤孔數(shù)是關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，決定了焦?fàn)t的??生產(chǎn)能力、運(yùn)作成本及設(shè)備的利用率等等重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。??１－炭化室爐墻，２－爐頭，３－燃燒室隔墻，４－立火道??圖１．２焦?fàn)t炭化室與燃燒室的外部結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ?ｃｈａｍｂｅｒ?ａｎｄ?

第４頁(yè)?華東理工大學(xué)碩士畢業(yè)論文??及循環(huán)孔相連。雙聯(lián)立火道的燃燒室結(jié)構(gòu)具有高向溫度分布較均勻、氣體流動(dòng)阻力孝??墻體耐用性高等優(yōu)點(diǎn)，但由于燃燒室的整體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且氣流與墻面的接觸面較多，??因此各部位所用到的的磚形較多。炭化室與燃燒室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１．３所示。??１?Ｉ??ｉｍｇ；?＾??４三三??３?１?Ｑｇ｜?！?２??１－燃燒室中段進(jìn)出口，２－ＣＯＧ進(jìn)口，３－燃燒室底部進(jìn)出口，４－煙氣循環(huán)孔??圖１．３焦?fàn)t炭化室與燃燒室燃燒室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１．３?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ?ｃｈａｍｂｅｒ?ａｎｄ?ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ｃｈａｍｂｅｒ?ｏｆ?ｃｏｋｅ?ｏｖｅｎ??１－跨越孔，２－空氣中段進(jìn)口，３－ＢＦＧ中段進(jìn)口，４－廢氣中段出口，５－廢氣循環(huán)孔，６－ＣＯＧ進(jìn)??口，７－空氣底部進(jìn)口，８－ＢＦＧ底部進(jìn)口，９－廢氣底部出口??圖１．４復(fù)熱式二段加熱燃燒室的主要結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．４?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｊｅｔ?ｃｏｍｐｏｕｎｄ?ａｎｄ?ｔｗｏ－ｓｔａｇｅｄ－ｈｅａｔｉｎｇ?ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ｃｈａｍｂｅｒ?ｏｆ?ｃｏｋｅ?ｏｖｅｎ??為了更加清晰地展示復(fù)熱式分段加熱燃燒室所具有的，特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)．圖１．４畫??出了復(fù)熱式二段加熱燃燒室的主視（剖視）圖。相比傳統(tǒng)的單熱式燃燒室而言．復(fù)熱式??


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