当今世界，能源环境问题越来越深入到我们的日常生活当中，如何提高能源的利用率以及减少有害污染物的排放成为了世界关注的一项课题。我国是一个人口大国，能源环境问题尤为突出，为了实现社会的可持续发展，我们必须重视对环境的保护以及资源能源的有效利用。钢铁企业作为耗能大户，必须通过科技的创新来减少生产过程中带来的环境污染和能源消耗的问题。氧燃烧技术是近代发展起来的节能燃烧技术，其通过提高燃烧过程中的氧含量，使燃烧更为充分，提高了燃烧效率，同时减少了氮氧化物的排放，体现了既节能又环保的效果，是现阶段我们应该提倡的一项绿色技术。
本文以钢铁冶炼中的加热炉为研究对象，结合氧燃烧技术，设计并建立全氧燃烧实验台，采用实验和数值模拟的方法来研究炉内的流场和涡流运动情况以及其对燃烧的影响。
实验部分首先采用烟气示踪法对全氧燃烧加热炉的冷态流场进行了烟气示踪实验，其次利用高精度的热线风速仪对固定嘴气速下炉内相应位置的速度进行测定，最后使用 PIV技术对不同喷嘴气速下全氧燃烧加热炉冷态气体流动情况进行了研究。模拟部分使用 FDS开源模拟软件，对冷态下的全氧加热炉内气体流场进行数值模拟，分别从炉高，炉长，炉宽三种角度对不同时间、不同喷嘴速度下炉内气体的运动情况进行分析，并对热态燃烧给出指导意见，其次对不同时间下热态下炉内CO的产生和蔓延规律进行模拟和分析。
根据实验与模拟研究结果得出以下结论：（1）实验与模拟结果的对比吻合度较高，验证了模拟结果的准确性；（2）喷嘴气速越大，炉内形成的回流区域更明显，相同时间炉内形成的回流区域越长，越有利于气体在炉内的弥散蔓延，以形成充分有效的弥散燃烧；（3）炉内的速度主要受喷嘴处速度和内部气体的湍流运动两个因素影响，炉体前端受到喷最处的影响比较大，炉体中后端受到内部气体湍流运动影响比较大；（4）由于氧气较为充分，燃烧过程产生的CO较少，最大浓度为9.5×10-4（mol/mol），体现了全氧加热炉内燃烧过程较为充分。（5）热态与冷态条件下流场和涡量场的对比，在数值大小以及蔓延趋势方面都有着很大相似性，证明全氧加热炉的冷态数值模拟对于热态燃烧具有重要的指导意义。
- 作 者：
- 李亮亮
- 学科专业：
- 动力工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 内蒙古科技大学
- 导师姓名：
- 伍永福
- 学位年度：
- 2016
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
