【導(dǎo)讀】得到了廣泛的應(yīng)用，各大鋼廠都非常重視對(duì)干熄焦技術(shù)的研究。發(fā)展，傳統(tǒng)的研究方法已不能滿足新的工藝要求。多孔介質(zhì)理論建立了干熄焦?fàn)t內(nèi)固-氣流動(dòng)及傳熱的數(shù)學(xué)模型。擬干熄焦?fàn)t內(nèi)固-氣流動(dòng)及傳熱情況，為干熄焦?fàn)t提供設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在此模型基礎(chǔ)上，體入口風(fēng)溫和入口風(fēng)速對(duì)干熄焦生產(chǎn)工藝的影響。出口，氣體流速越大；氣體壓降主要發(fā)生在冷卻室，氣壓在斜道和環(huán)形氣道達(dá)到最低；在爐內(nèi)同一位置，焦炭溫度恒比氣體溫度高，冷卻室周邊的換熱比中心區(qū)域更充分。

　　

【正文】 氣體入口溫度對(duì)干熄焦生產(chǎn)的影響 氣體入口溫度分別取 380K 、 390K 、 400K、 410K，惰性氣體和焦炭熱交換達(dá)到平衡后，得到的氣體出口溫度和焦炭出口溫度見(jiàn)下表 。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 表 氣體入口溫度的影響 氣體入口溫度（ K） 氣體出口溫度（ K） 焦炭出口溫度（ K） 380 1114 498 390 1116 507 400 1118 516 410 1120 525 為了更直觀地發(fā)現(xiàn)入口風(fēng)溫對(duì)氣體出口溫度和焦炭出口溫度的影響，將表 中的數(shù)據(jù)繪制成如下圖 所示折線圖。 106010901120115011801210380 390 400 410入口風(fēng)溫（K ）氣體出口溫度（K） （ a） 入口風(fēng)溫對(duì)氣體出口溫度的影響 460490520550580610380 390 400 410入口風(fēng)溫（K ）焦炭出口溫度（K） （ b） 入口風(fēng)溫對(duì)焦炭出口溫度的影響 圖 氣體入口溫度對(duì)換熱的影響 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 分析表 和圖 可知，隨著入口風(fēng)溫的增加，氣體出口溫度和焦炭出口溫度都有所增加，其中焦炭出口溫度增加較氣體出口溫度快。但總體而言，入口風(fēng)溫對(duì)氣體出口溫度和焦炭出口溫度的影響都很小，即入口風(fēng)溫對(duì)干熄焦生產(chǎn)的影響不大。需要注意的是當(dāng)氣體入口風(fēng)溫過(guò)大時(shí)，容易造成焦炭出口溫度過(guò)高，例如氣體入口溫度為 410K 時(shí)，焦炭出口溫度為 525，未能達(dá)到工藝要求的 520K 以下。 氣體入口速度對(duì)干熄焦生產(chǎn)的影響 氣體入口速度分別取 、 、 、 ，惰性氣體和焦炭熱交換達(dá)到平衡后，得到的氣體出口溫度和焦炭出口溫度見(jiàn)下表 。 表 氣體入口速度的影響 為了更直觀地發(fā)現(xiàn)入口風(fēng)速對(duì)氣體出口溫度和焦炭出口溫度的影響，將表 中的數(shù)據(jù)繪制成如下圖 所示折線圖。 106010901120115011801210 1入口風(fēng)速（m / s ）氣體出口溫度（K） （ a）入口風(fēng)速對(duì)氣體出口溫度的影響 氣體入口速度（ m/s） 氣體出口溫度（ K） 焦炭出口溫度（ K） 1204 603 1160 547 1116 507 1072 479 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 460490520550580610 1入口風(fēng)速（m / s ）焦炭出口溫度（K） （ b） 入口風(fēng)速對(duì)焦炭出口溫度的影響 圖 氣體入口速度對(duì)換熱的影響 分析表 和圖 可知，隨著氣體入口速度的增加，氣體出口溫度和焦炭出口溫度迅速降低。顯然氣體入口速度增加，也即氣體進(jìn)口循環(huán)風(fēng)量增加，冷卻氣體和焦炭的熱交換更加劇烈，必然會(huì)使焦炭出口溫度下降，同時(shí)分配到單位體積氣體的熱量減少，氣體出口出口溫度隨之降低。當(dāng)氣體入口速度過(guò) 小時(shí)，氣體冷卻能力不夠，易造成焦炭出口溫度過(guò)高，如當(dāng)入口風(fēng)速為 ，焦炭出口溫度為 603K，高于 520K，未能達(dá)到工藝要求。當(dāng)氣體入口速度過(guò)大時(shí)，單位氣體吸收的熱量不足，易造成氣體出口溫度過(guò)低，如當(dāng)入口風(fēng)速為 ，氣體出口溫度為 1072K，低于 1083K，不能提供高品位的熱量。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 5 結(jié)論 本文以某廠 140t/h 干熄焦?fàn)t為研究對(duì)象，建立了干熄焦?fàn)t的三維幾何模型及循環(huán)氣體和焦炭換熱的數(shù)學(xué)模型。利用 FLUENT 軟件中的多孔介質(zhì)模型對(duì)干熄焦?fàn)t內(nèi)固 氣流動(dòng)及傳 熱進(jìn)行數(shù)值模擬，并利用 UDS 和 UDF 對(duì) FLUENT 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，將多孔介質(zhì)的單能量方程改寫(xiě)為雙能量方程。模擬并分析了干熄焦?fàn)t內(nèi)的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)；在此基礎(chǔ)上通過(guò)分別改變?nèi)肟陲L(fēng)溫和風(fēng)速，分析了不同工藝參數(shù)對(duì)干熄焦生產(chǎn)工藝的影響。得到了以下結(jié)論： （ 1）循環(huán)氣體在冷卻室內(nèi)流動(dòng)時(shí)速度比較均勻、穩(wěn)定，進(jìn)入斜道后氣體流速明顯增快，進(jìn)入環(huán)形氣道時(shí)發(fā)生了偏流；越靠近氣體出口氣體流速越大，在出口處達(dá)到最大值。斜道中靠近出口的牛腿比遠(yuǎn)離出口的牛腿更容易損壞，這是干熄焦?fàn)t設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 （ 2）焦炭和循環(huán) 氣體熱交換達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，在干熄焦?fàn)t的同一位置，焦炭溫度恒大于氣體的溫度；冷卻室內(nèi)周邊位置比中心位置換熱效果好。 （ 3）循環(huán)氣體壓降主要發(fā)生在冷卻室，氣體壓力在斜道和環(huán)形氣道達(dá)到最低。 （ 4）氣體出口溫度和焦炭出口溫度隨氣體入口溫度的增加而增加，但是增加值很小，即氣體入口風(fēng)溫對(duì)干熄焦生產(chǎn)的影響不大。氣體入口溫度不宜過(guò)高，否則會(huì)造成焦炭出口溫度過(guò)高，未達(dá)到熄焦效果。 （ 5）氣體出口溫度和焦炭出口溫度隨著氣體入口速度的增加而迅速降低。氣體入口速度不宜過(guò)低，會(huì)造成熄焦不足，焦炭出口溫度未達(dá) 到工藝要求；也不宜過(guò)高，會(huì)造成氣體出口溫度過(guò)低，不能提供高品位熱量。 （ 6）相比改變氣體入口風(fēng)溫，改變氣體入口速度，也即改變?nèi)肟谘h(huán)風(fēng)量更容易調(diào)整干熄焦生產(chǎn)效果，且這種方法經(jīng)濟(jì)環(huán)保，這為現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)整提供了重要依據(jù)。 （ 7）本文并未考慮焦炭粒徑不均、干熄爐內(nèi)孔隙率不一致和焦炭速度變化對(duì)換熱的影響，為了提高數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，要解決這三個(gè)方面的問(wèn)題，還需要進(jìn)一步的研究。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 參考文獻(xiàn) [1] 陳昌華 , 房克朋 . 干熄焦運(yùn)行情況評(píng)價(jià)與展望 [J]. 煤炭科學(xué)與技術(shù) , 2020, 29(6): 911. 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[16] Ergun S, Fluid flow through packed columns[J]. . 1952, 48(2): 8994. 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 致謝 本文是導(dǎo)師常慶明老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從論文的選題、研究過(guò)程，一直到論文的完成，常老師都給了我寶貴的意見(jiàn)并耐心地為我答疑解惑。常慶明老師淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，工作的熱情與耐心，讓我銘記于心，并將終身受益。 在課題準(zhǔn)備和軟件學(xué)習(xí)過(guò)程中，張浩學(xué)長(zhǎng)和袁丹丹學(xué)姐不厭其煩地給我講解。在課題研究過(guò)程，是他們與我一起探討，給了我重大的啟發(fā)，在此向他們表示衷心的感謝。畢業(yè)論文的編寫(xiě) 過(guò)程我也 得到 了 同組各位同學(xué)的鼓舞和幫助， 在此也要 感謝各位同學(xué)的支持和幫助。 最后再次感謝常慶明老師對(duì)我的指導(dǎo)和培 育。