【作者】 钟良才； 王文忠； 赵庆杰； 刘泉兴；

【Author】 ZHONG Liangcai WANG Wenzhong ZHAO Qingjie (Northeastern University)LIU Quanxing (Anshan Iron & Steel (Group) Co. )

【机构】 东北大学； 鞍山钢铁(集团)公司；

【摘要】 Hausen提出的描述热风炉蓄热室中格砖与流过格孔的气体间的换热数学模型,只能计算格砖的平均温度沿蓄热室高度上的变化,在计算中要找出相对于平均格砖温度的换热系数和相对于格砖表面温度的换热系数的关系,该关系的确定比较困难,只能对简单形式的格砖可以确定。另外,在计算格砖内的温度分布时,只能把蓄热室内形状复杂的格砖换算成当量厚度的平板,以一维不稳态导热方程用解析法来计算。本研究考虑实际形状的热风炉蓄热室格子砖,用三维不稳态导热方程来描述格砖内的传热过程,并且与气体在格子砖通道内的换热耦合进行求解,以获得格砖内的实际温度分布。对鞍钢高炉热风炉采用七孔格砖砌筑的蓄热室进行研究,在该蓄热室中,每相邻的三个格孔的中心连线围成一个等边三角形区域。以该区域和沿热风炉蓄热室高度构成的三维空间内的蓄热体作为格砖导热过程的计算区域。用等边三角形网格三个格孔之间的区域。把能量守恒定律应用到计算区域的每个节点上就可得到计算各节点温度的迭代式。对流过格孔的气体平均温度的能量方程采用梯形公式离散,可得在格孔高度方向上各节点的气体平均温度的迭代式。在进行数值求解时,在耦合边界(气-固边界)上应满足热流密度连续的条件。利用所建立的数学模型和提出的数值求解方法,对实际热风炉蓄热室进行传热数值模拟,蓄热室总高35 m,其中上部硅砖高7 m,中部高铝砖高10 m,下部粘土砖高18 m。一座热风炉燃烧的纯高炉煤气量为60000 m3/h,鼓风量2400 m3/min。燃烧时间120 min,送风时间100 min。烟气进入蓄热室的温度为1280℃,冷风温度为100℃。结果表明,在所计算的操作条件下,利用纯高炉煤气,平均风温为1000℃。两相邻格孔间的温度分布为不同的抛物线构成的曲面;在三个相邻格孔间的区域的中心点,其温度在燃烧期内为最小值,在送风期内为最大值;在所研究的条件下,中心点温度与格孔表面温度相差约10℃;在蓄热室上部约1/3的高度上,格砖与气体间的热交换量大,可用热量大。更多还原