蓄热式连续推钢加热炉内钢坯加热过程动态数值模拟

基于商业软件CFX4.3和自编程序,建立了一套CFD模拟系统,并以新钢公司80 t/h蓄热式加热炉为对象,对其进行适当简化的三维动态数值模拟研究,分析了钢坯在炉内的加热过程,并与生产记录数据和现场测试进行对比. 结果表明,蓄热式加热炉能获得较好的流场和温度场分布,钢坯出炉前温度达到1460 K以上,钢坯内各节点的温差不超过10 K,基本满足高效、低耗的钢坯加热工作需要. 但本研究的蓄热式加热炉在生产条件下的温度制度仍存在一定的不合理之处,钢坯离开加热段进入均热段时其表面平均温度为1350 K左右,均热段大部分时间内钢坯仍在被加热,影响均热效果,在今后设计和操作加热炉时应加以改进.     

辐射管退火炉厚带钢温度场的模拟

针对连续热镀锌生产线辐射管退火炉工艺段,以能量平衡为基础,采用三元法建立了炉气、炉壁、辐射管表面和带钢表面的能量方程组,屏蔽了模型段间能量交换,以加速计算效果,满足实际动态调整需要。针对厚带钢引入内部导热方程,通过与带钢表面热流耦合,采用显格式有限差分法求解带钢内部及炉内温度场,结果与现场检测值基本一致,验证了模型的正确性。在追求最高生产效率的假设条件下,离线模拟得到优化工艺参数。结果表明,来料带钢厚度为2 mm时匹配运行速度达到传动机限速200 m/s。安全运行条件下,加热一段开启尽可能大燃料流量,约为255~260 L/min,二段通过适当减小流量使产品升温同时缩小截面温差并提高燃料利用率,2 mm带钢对应最小温差0.18℃,二段燃料流量降至174 L/min,对应最小单位能耗1049 L/t,5 mm带钢对应最大温差0.60℃,二段燃料流量为230 L/min,对应最大单位能耗1071 L/t。     

含通电碳纤维复合板电加热过程的数值模拟及优化设计

通过对碳纤维复合板进行模拟仿真发现，其由碳纤维发热丝束与碳纤维布复合得到。利用ABAQUS软件对温度场进行分析，确定了采用复合板通电加热的数学模型和模拟方法。基于影响温度场的部分因素对模型进行了优化设计。结果表明，含通电碳纤维复合板的上表面温度升高至约35℃,最大温度差为1.97℃,测得的上表面温度与实验值能较好的吻合。对模型进行预测发现，当温度为-12℃时，该板的温度升高至0℃以上。另外，在加热功率相同的条件下，随碳纤维发热丝束间距的增加，上表面的平均温度变化较小；随碳纤维发热丝束间距的减小，上表面温度分布的均匀性得到显著提升。在碳纤维发热丝束间距相同的条件下，随碳纤维发热丝束加热功率的增大，上表面温度显著升高，但是，上表面温度分布的不均匀程度增大。当发热丝间距为8或6 mm、通电功率为45 W的条件下，复合板可正常工作。     

200 kt/a合成氨装置二段炉富氧系统投运总结

川化股份有限公司200 kt/a合成氨装置以天然气为原料,在2011年9-11月大修中更换了一段炉对流段盘管,空气预热盘管由第一组盘管变更为第二组盘管,技改后出现空气预热盘管出口温度偏低（设计617℃,实际530℃左右）,造成二段炉热负荷下降,二段炉出口甲烷含量超标的现象.按照扩能技改原设计要求,应在二段炉工艺空气中加入纯氧,将进入二段炉工艺空气中的氧含量提高到23％左右,达到提高二段炉热点温度,实现将一段炉热负荷向二段炉转移,降低一段炉出口温度的目的.由于技改后空气预热盘管出口温度低于设计值,所以投用二段炉富氧系统就迫在眉睫.     

煤矿乏风蓄热氧化过程数值模拟

建立蓄热氧化炉的三维单通道简化模型，利用FLUENT软件对煤矿乏风蓄热氧化过程进行数值模拟，分析甲烷体积分数、燃烧室温度、蓄热体温度、排烟温度及蓄热室温度效率等参数的动态变化规律。结果表明，在甲烷体积分数0.8%,进口温度27℃,进口流速1 m/s,两侧蓄热室高1.5 m,燃烧室长1.8 m,换向周期60 s的条件下，随着运行时间的增加，蓄热体温度、排烟温度及蓄热室温度效率都呈现出先缓慢后剧烈最后趋于稳定的变化规律；甲烷开始反应的位置不断地向蓄热体内移动。蓄热氧化炉稳定运行时，燃烧室的温度约1 063℃,排烟温度约375℃,蓄热室温度效率约65.1%。在蓄热氧化炉设计时应充分考虑甲烷在蓄热体内反应放热对蓄热室传热性能和设备安全的影响，并采取高温烟气旁通等可靠的调温措施。     

高温过热器／省煤器清洗技术总结

威顿（中国）化工有限责任公司现有2套硫磺制酸装置,生产能力达2×400kt／a,转化工序采用“2＋2”转化流程。在转化器二段出口设置高温过热器／省煤器,用以回收转化气的热量。省煤器是热管换热器,分为高温段和低温段,锅炉给水与转化气通过热管进行间接换热。高温过热器高温段炉气进口温度设计为510℃,省煤器低温段炉气出口温度设计为172℃,进出口温差约为338℃。     

烟气废锅系统开车中蒸汽放空噪声问题的解决

正1概况川化股份有限公司20万t/a国产化合成氨装置建于1990年,至今已运行了近22a,因一段炉对流段6组盘管结垢严重,影响一段炉烟气余热的回收,造成国产化合成氨装置能耗上升。在国产化装置大修中多次对一段炉对流段盘管进行人工清洗,清洗后一段炉排烟温度较清洗前有所降低(一般排烟温度能降低5℃左右),但最终排     

一段转化炉设置燃料油及空气预热器的经济效益

吴泾化工厂大型合成氨装置的设计中,为降低一段炉排烟温度,提高热效率,降低油耗,在一段转化炉对流段中设置了7组燃料油预热器及8组助燃空气预热器。所花投资约30万元,在满负荷情况下按27万吨氨/年计,每年可回收4000吨柴油,约4个月投资就可回收。实际运转情况是:由于原料油及氨平衡等问题,长期未能满负荷运转,平均在日产500吨左右水平。由于负荷低,对流段中的燃油及助燃空气预热器的换热面积偏大,所以物料预热后的温度都较设计值为高。燃油预热器设计值为室温至100℃,实际可达110℃;燃烧的空气过剩系数设计值为1.15,实际上由于转化炉     

排烟热损失对燃煤工业锅炉热效率的影响

为了研究排烟热损失对燃煤工业锅炉热效率的影响程度和变化规律,通过分析近年来1205台燃煤工业锅炉测试数据,得到了当其他参数达到GB/T 15317—2009《燃煤工业锅炉节能监测》规定合格指标且排烟温度在100~200℃时,锅炉热效率-排烟热损失、排烟热损失-排烟温度、排烟热损失占锅炉热损失的比例-排烟温度和锅炉热效率-排烟温度的变化规律曲线及相对应的一元线性回归方程。结果表明:排烟热损失每增加1.0%,锅炉热效率降低1.12%;锅炉排烟温度每增加10℃,排烟热损失增加0.5%,排烟热损失占锅炉热损失的比例增加1.5%,锅炉热效率降低0.6%。     

基于热辐射成像建模求解的管式炉炉管温度检测

准确在线检测管壁表面分布式温度是优化管式炉加热工艺的关键所在。以一台工业管式裂解炉为试验对象,结合辐射图像处理方法,开展了管式炉炉管表面温度可视化检测研究。采用基于Monte Carlo的DRESOR法求解具有复杂边界条件的管式炉辐射成像模型,实现了炉管辐射与火焰辐射、炉壁辐射的解耦计算,对炉管表面温度与热通量分布进行了在线监测,并研究了二者随工质流动方向的变化趋势。经过验证,温度测量误差小于2%,测量误差主要出现在最高和最低温区域。该项研究将有助于指导管式炉燃烧调整,改进加热工艺,提高炉管表面受热均匀性,延长炉管工作寿命。     

系统瓦斯组成发生变化后预防腐蚀应对措施

总结了进入系统管网瓦斯的组成发生变化时,加热炉配置有余热回收系统启动应对措施以避免腐蚀对加热炉带来的伤害技术,重点介绍了当瓦斯中二氧化硫的质量分数超过100 mg/m^3以下时,将加热炉排烟温度控制在155℃以上;超过100 mg/m^3以上时,将加热炉排烟温度控制在175℃以上,同时满足环保及防腐要求的经验,仅供参考。     

生物质在管式炉中的热解试验研究

对锯末、蔗渣、稻壳、纸屑等四种生物质在管式加热炉中进行了热解实验研究,分别在两种升温模式下,以及有无石灰石作为催化剂的条件下进行了对比实验研究。实验结果表明,四种生物质在15℃/m in升温速率下热解所得气体产物流量随温度变化规律相似,气体流量在200℃~400℃最大。初始热解温度对热解气体产物的流量影响显著。在加入石灰石作为催化剂后,生物质热解液体产物量明显减少。     

80m~2球窑无临时管道发生炉煤气烤窑的研究

介绍了直接用发生炉煤气给玻璃球窑升温的操作方法、注意事项,并与有临时管道发生炉煤气烤窑方法对比。实践证明:用无临时管道发生炉煤气烤窑时间大大缩短。同样将炉膛加热到850℃,无临时管道发生炉煤气烤窑只需约60t煤,而用柴油升温要消耗柴油近20t,用临时管道发生炉煤气烤窑约需煤约120t。无临时管道发生炉煤气烤窑的成本大大减少。     

新型煤气化炉内温度场影响因素研究

采用电热还原的方法将固体煤转化为可燃气体（煤气），为煤的气化提供了一条新思路．通过研究煤新型气化炉内温度场的成因以及各因素对温度场的影响，获取了不同高度空间温度场的主控因素．实验结果表明，气化功率、煤的种类、集气罩材料和排气速率等对气化炉内温度场均有较大影响；气化炉内的炉表近区域温度场主要由辐射场控制，集气罩近区域温度场受对流场控制．研究成果为煤新型气化温度场控制和气化炉经济密封高度的选择提供了依据．     

高炉内炉瘤位置分布对煤气流分布的影响机理

以实际3200 m3生产高炉为研究对象,建立了高炉内煤气流动与传热的二维稳态数学模型,设置中心距模型底面高度为8.4, 10, 12, 15 m的炉瘤,研究其对炉内煤气流动及煤气与炉料间传热的影响. 结果表明,炉瘤位置在一定范围内升高,炉内形成的软熔带顶部位置逐渐降低,根部位置升高,整体高度分别为9.85, 9.25, 8.36和6.92 m,导致焦窗层减少,软熔带透气性变差;径向距中心4 m的截线上炉内总压差依次为171, 174, 179和192 kPa;中心气流相对边缘逐渐减少,在距模型底面高度8 m的截线上中心与边缘的温差依次为742, 549, 429, 318 K.     

工业萘管式炉节能及自动化升级改造

针对山西豪仑科化工有限公司36万t/a焦油加工装置工业萘精馏单元存在的煤气单耗高、安全系数低等问题,通过更换燃烧器、在管式炉顶部增加空气预热器、自动化升级方面增加自动点火装置和快速切断阀等措施,使管式炉排烟温度由450℃降低到小于140℃,助燃空气温度由30℃提高到280℃,管式炉热效率由原来的68.5%提高到81.4%,加工吨焦油的煤气单耗降低约0.61 m³,加热炉操作便捷性和安全稳定性得到提高。     

转底炉还原炼钢含锌粉尘球团的数值模拟

针对某钢铁厂处理含锌粉尘的转底炉直接还原工艺,建立了描述炉膛气体流动、燃烧和传热过程及炉内含碳球团理化反应和传热过程的数学模型,采用实际生产用球团在高温硅钼炉内进行还原实验验证模型的可靠性,得到转底炉炉膛内温度场、流场、压力场及球团内部的温度和组分分布,分析了转底炉主要操控参数对产品铁金属化和脱锌指标的影响. 结果表明,炉气流速沿流动方向逐渐增大,炉温最高点出现在还原二段(接近1350℃),球团还原20 min出炉后铁金属化率和脱锌率分别达77.9%和92.7%;要使产品铁金属化率达70%,生球碳氧摩尔比不得低于0.9,而配碳量对脱锌率影响不大;煤气供给减少1%将使产品铁金属化率和脱锌率分别降低0.8%和1.3%,二次风欠供20%时二者分别下降14%和24%;球团中锌还原脱除后在炉气中再次氧化,可通过转底炉烟气除尘系统将富锌粉尘回收并用于有色行业炼锌.     

化工用加热炉出口温度控制和热平衡监测系统

将加热介质的入口温度和出口温度相结合,通过预估控制法计算燃气量,采用模糊控制技术评价出口温度,最终实现出口温度的快速调节,同时测量正平衡法参数实现加热炉热效率的同步测算,并设计了一种快速调节加热炉出口温度和测算加热炉效率的自动控制系统.     

低变质粉煤热解过程研究

在管式电炉上研究了碱房沟、王家沟、孙家岔煤热解过程中温度变化对其热解产物收率和性能的影响。研究结果表明,管式炉电加热25 min温度达到500℃左右,热解气体大量析出,且随温度的升高,煤样失重率、煤气收率呈递增趋势,焦油收率基本不变;加热终温为800℃时,除CO外三种煤热解气体成分变化趋势基本一致,这和煤样的组织结构有关。     

内模PID控制在加热炉出口温度控制中的应用

针对加热炉非线性、大滞后、大惯性的特点,采用内模PID控制方法对其出口温度进行控制.仿真与实践结果表明内模PID控制器具有良好的性能,出口温度能够得到良好地控制.