高爐煤氣余熱鍋爐內(nèi)的傳熱計(jì)算及分析

【摘要】：高爐煤氣余熱鍋爐是用于回收煉鐵過(guò)程中主要副產(chǎn)品高爐煤氣的余熱回收設(shè)備。高爐煤氣余熱鍋爐內(nèi)的煙氣流動(dòng)和傳熱、傳質(zhì)過(guò)程非常復(fù)雜，準(zhǔn)確分析其內(nèi)的傳熱規(guī)律是十分重要的。本文以熱力計(jì)算和數(shù)值模擬這兩種研究方法，對(duì)某高爐煤氣余熱鍋爐內(nèi)的傳熱過(guò)程進(jìn)行了研究。通過(guò)EXCEL對(duì)高爐煤氣余熱鍋爐的熱力計(jì)算過(guò)程進(jìn)行程序編制，分析煙道結(jié)構(gòu)對(duì)煙氣換熱的影響。由于作為研究對(duì)象的高爐煤氣在進(jìn)入余熱鍋爐時(shí)壓力為0.3Mpa，而一般余熱回收的煙氣是常壓下的。因此，分析了煙氣壓力在0.3Mpa下的傳熱特性。利用計(jì)算流體力學(xué)軟件（CFD）對(duì)高爐煤氣余熱鍋爐進(jìn)行對(duì)流和輻射耦合傳熱數(shù)值模擬研究，在對(duì)煙氣的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分析基礎(chǔ)上，提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的建議。同時(shí)，通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果與熱力計(jì)算結(jié)果的比較分析，對(duì)現(xiàn)有熱力計(jì)算中涉及到的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的選取提出修正意見(jiàn)。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： （1)提出高爐煤氣的余熱回收方案，將余熱鍋爐分為高溫、中溫、低溫三段進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，四周壁面采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)。 (2)根據(jù)高爐煤氣余熱鍋爐的熱力計(jì)算流程，使用EXCEL軟件編制易改易用的半自動(dòng)化熱力計(jì)算程序，進(jìn)行余熱鍋爐的設(shè)計(jì)計(jì)算。 (3)分析壓力0.3Mpa下煙氣的輻射能力，結(jié)果表明，煙氣入口溫度、輻射層厚度、和受熱面表面積灰厚度等因素對(duì)輻射系數(shù)的大小有影響，在對(duì)輻射冷卻室進(jìn)行輻射換熱量計(jì)算時(shí)，需要綜合考慮這些因素。對(duì)中溫段和低溫段的傳熱特性進(jìn)行分析，確定各段受熱面管徑。在進(jìn)行中溫段和低溫段計(jì)算時(shí)，需要綜合考慮輻射換熱和對(duì)流換熱。 (4)建立余熱鍋爐的三維物理模型，結(jié)合熱力計(jì)算確定邊界條件。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算出高爐煤氣余熱鍋爐內(nèi)的煙氣流場(chǎng)及溫度場(chǎng)，分析其總體分布規(guī)律，得到中溫段和低溫段中受熱面管排的優(yōu)化方案。并將熱力計(jì)算結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比較分析，得出熱力計(jì)算中相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的選取建議。 【關(guān)鍵詞】：熱力計(jì)算 數(shù)值模擬 余熱鍋爐 高爐煤氣
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TK229.929
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 余熱資源分類(lèi)及特點(diǎn)14-15
• 1.2.1 余熱資源的分類(lèi)14-15
• 1.2.2 余熱資源的特點(diǎn)15
• 1.3 國(guó)內(nèi)、外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 國(guó)外余熱鍋爐的研究進(jìn)展16-17
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)余熱鍋爐的研究進(jìn)展17-18
• 1.4 課題意義及研究?jī)?nèi)容18-21
• 1.4.1 課題研究意義18-19
• 1.4.2 課題研究?jī)?nèi)容與研究方法19-21
• 第2章 高爐煤氣余熱鍋爐熱力計(jì)算21-45
• 2.1 高爐煤氣余熱鍋爐熱力計(jì)算模型21-22
• 2.1.1 煙氣換熱流程21-22
• 2.1.2 煙道傳熱過(guò)程22
• 2.2 熱力計(jì)算22-40
• 2.2.1 煙氣物性23-24
• 2.2.2 煙氣焓值24
• 2.2.3 水和水蒸氣物性計(jì)算24-25
• 2.2.4 輻射冷卻室的換熱計(jì)算25
• 2.2.5 輻射傳熱影響因素分析25-29
• 2.2.6 對(duì)流傳熱計(jì)算29-33
• 2.2.7 中溫段換熱影響因素分析33-38
• 2.2.8 低溫段換熱分析38-40
• 2.3 EXCEL 在熱力計(jì)算中的應(yīng)用40-43
• 2.3.1 EXCEL 熱力計(jì)算模塊編制41
• 2.3.2 EXCEL 熱力計(jì)算思路41-42
• 2.3.3 熱力計(jì)算結(jié)果42-43
• 2.4 本章小結(jié)43-45
• 第3章 高爐煤氣余熱鍋爐換熱數(shù)值模擬45-56
• 3.1 湍流模型45-46
• 3.2 輻射模型46-47
• 3.3 控制方程47-49
• 3.4 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分49
• 3.5 邊界條件49-51
• 3.5.1 煙氣物性參數(shù)50
• 3.5.2 進(jìn)、出口邊界條件設(shè)置50-51
• 3.6 離散格式與求解方法51-52
• 3.7 高爐煤氣余熱鍋爐換熱模擬分析52-54
• 3.7.1 速度場(chǎng)分析52-53
• 3.7.2 溫度場(chǎng)分析53-54
• 3.8 本章小結(jié)54-56
• 第四章 熱力計(jì)算與數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析56-69
• 4.1 各段煙氣溫度分析56-64
• 4.1.1 污染系數(shù)修正61-64
• 4.2 對(duì)流換熱區(qū)各段出口截面溫度分析64-68
• 4.2.1 優(yōu)化建議67-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 第5章 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69
• 5.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75-77
• 致謝77

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