转炉汽冷烟罩是转炉煤气余热回收系统的核心设备，由于转炉炼钢生产不稳定操作的特点，烟罩内工质工作在非稳态工况中，水循环特性呈现较燃料锅炉更为复杂的波动特性。现场调研发现，汽冷烟罩普遍存在使用寿命短、爆管频繁的问题，尤其是移动段Ⅰ段初次使用一年期内爆管比例高达80％以上，严重影响了生产安全及生产的连续性，亟需对汽冷烟罩移动段Ⅰ段水循环特性进行深入研究，明晰其传热恶化引起爆管的机理，并给出相应的改进措施。
以唐钢150t转炉汽冷烟罩移动段为研究对象，基于实际结构及实际生产参数，确定移动段边界条件，对移动段烟气侧传热参数进行了数值模拟，获得了烟气侧热流密度场的分布云图，并运用多元回归法拟合出沿烟气流动方向上针对烟罩膜式水冷壁的面积热流密度分布函数。以实际的热流密度分布函数为基础，基于两相流传热理论，对水冷壁内部截面含气率的实际变化特性及气液两相流的携带特性进行了计算，根据计算结果对变压力条件下水循环恶化导致传热恶化的机理进行了深入分析，获得了与实际爆管位置基本相符的分析结论。研究结果表明，在中压强制循环条件下，汽冷烟罩移动段水冷管的汽化点位置位于烟罩移动段下沿向上300~500mm处，由于热流密度过高，导致循环倍率小于界限循环倍率，水冷管实际工况汽化率大于临界汽化率，发生传热恶化。
由于转炉炼钢工艺存在着周期性操作，周期性热交变应力出现在受热的水冷管，其会造成热疲劳破坏，在烟罩水冷壁管上会出现纵向裂纹，直至破裂，发生爆管漏水。
课题最终从降低热流密度和增大质量流量两个方面提出了优化改造方案，对提高转炉汽冷烟罩的使用寿命，以及提高转炉生产的安全性、稳定性具有重要的现实意义。
- 作 者：
- 赵屾
- 学科专业：
- 动力工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 华北理工大学
- 导师姓名：
- 王子兵王洪军
- 学位年度：
- 2016
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
