连退炉用U型辐射管内无焰燃烧的数值模拟

摘要：

钢铁冶金用连续退火炉中通常使用辐射管对工件进行间接加热,这不仅保证被加热工件受热均匀,还能不影响其表面质量.但同时,由于辐射管内燃烧空间有限,极易产生局部高温区,这会影响被加热产品质量,而且高温会导致NOx 大量生成,此外,较大的壁温差异所产生的热应力会使管壁遭到蠕变破坏,缩短其使用寿命.因此,为了优化辐射管的性能,基于烟气再循环技术提出了一种新型辐射管燃烧器,它能在提高烟气循环量的同时保证燃烧持续进行,具体为,先在辐射管内进行传统燃烧,待温度高于燃料自燃点后,再引入大量烟气,从而使U型辐射管内达到无焰燃烧状态,此时,其表面温度更为均匀,NOx 排放也更低.通过建立带该燃烧器的U型辐射管数学模型,并辅以试验验证,探究了 U型辐射管内无焰燃烧特性,包括辐射管内燃烧状态、表面温度均匀性以及NOx排放情况,且将其与现有的U型辐射管进行了对比分析,并探讨了不同烟气卷吸量对辐射管内无焰燃烧特性的影响.研究结果表明,无焰燃烧状态完全不同于传统燃烧,传统燃烧情况下,辐射管前部存在明显的局部高温区;随着卷吸烟气量的引入及进一步增大,峰值温度不断下降,且高温区有向辐射管后部转移的现象,达到无焰燃烧状态时,局部高温区消失;无焰燃烧极大提升了辐射管表面温度均匀性,辐射管壁温温差极值由110减至35 K,温度均匀系数由9％减小到2.9％,这有利于提升辐射管实际使用寿命;污染物NOx 的排放由初始的0.022％降至0.000 1％以下.

关键词：连续退火炉;辐射管;烟气再循环;无焰燃烧;NOx

所属期刊栏目：57

资助基金：国家自然科学基金51974211

在线出版日期：2022-02-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：143-150