2018年第4期总第427期
节能工程与经济
ENERGYCONSERVATION节能
钢铁厂高炉煤气燃烧数值研究
秦凤华
(中冶南方（武汉）威仕热工有限公司，湖北武汉430223）
摘要：高炉煤气是钢铁厂高炉炼铁的副产能源，在当今钢铁生产能源结构中占有重要地位。运用数值方法研究了高炉煤气-空气层流预混燃烧的火焰特性，采用详细化学反应机理(53种组分，328个基元反应）描述了高炉煤气-空气的燃烧过程，研究高炉煤气的燃烧特性与燃料性质，为改进高炉煤气燃烧技术，提高高炉煤气利用水平提供了理论依据，对于工程上高炉煤气的高效利用具有重要的指导意义。
关键词：燃烧；火熔；高炉煤气；数值计算
中图分类号：TK01
文献标识码：A
doi:10.3969/j.issn.10047948.2018.04.014
文章编号：10047948(2018)04-004705
Numerical study on BFG combustion in steel plant
QIN Feng-hua
Abstract:Blast furnace gas (BFG) is a by-product of blast furnace ironmaking, and plays an important role in the en-ergy construction of steel production. Laminar premixed flame characteristics of BFG-AIR are studied with numeri-cal methods. BFG-AIR combustion process is calculated with chemical reaction mechanism (53 species, 328 elemen-tary reactions). Combustion characteristics and fuel properties of BFG are studied in this paper, which has guiding significance for effective utilization of BFG. This paper also provides theoretical bases for improving combustion technology and utilization level of BFG.
Key words : combustion; flames; blast furnace gas; numerical computations
引言
高炉煤气是钢铁厂高炉炼铁生产过程的副产煤气资源，虽排放量较大，但热值低、含尘量高，利用水平有待进一步提升。研究高炉煤气的燃烧特性与高效利用对于钢铁企业降本、增效，对于国家工业生产节能减排具有十分重要的现实意义。研究层流预混燃烧火焰是研究流燃烧火焰，实现燃料高效利用的基础。本文提出了高炉煤气燃烧的详细化学反应机理(53种组分，328个基元反应），并利用详细化学反应机理计算研究高炉煤气-空气层流预混燃烧火焰，研究高炉煤气的燃烧过程、燃烧特性和燃料性质，为改进高炉煤气燃烧技术，提升高炉煤气利用水平提供理论依据，对于钢铁厂高炉煤气的高效利用具有重要的指导意义。
作者简介：秦风华，硕士，工程师，研究方向为热工设备及系统的研发设计。
收稿日期：2017-12-21 万方数据
1
数学物理模型物理模型
1.1
高炉煤气-空气层流预混燃烧物理模型如图1所示，高炉煤气与空气按一定比例混合形成预混气体，预混气体由人口进人圆管燃烧器内，逐渐被加热，直至达到着火温度开始燃烧，燃烧产物从出口排出。
预滤气体入口 fr
预热区反应区
燃烧产物出口 Tx
产物区
图1层流预混燃烧物理模型
预混气体层流燃烧火焰由3个区域组成：预热区反应区和产物区。预热区内预混气体被加热，化学反应缓慢进行；反应区内进行着剧烈地化学反应，反应过程输运平衡：产物区内化学反应速率逐渐减小，化学反应逐渐达到平衡。
47