VoL.25 杨湘等：蓄热式加热炉流场的数值模拟 137· (a)喷口处(X-Y平面) b)钢坯附近(X-Y平面) (c)离喷口处2mX-Z平面) (d)炉子中部(X-Z平面) (©)均热段第二组喷口处(Y-Z平面)()均热段第三组喷口处(Y-Z平面) 图2蓄热式加热炉炉内速度场变化矢量图 Fig.2 Velocity fields for the regenerator reheating furnace 再循环，这也是满足高温低氧燃烧技术的需要。 布置上使喷口与炉墙成一定的角度.图3给出了 在炉中部加热钢坯的附近地方，气流速度很小， 计算的炉内X-Y平面和Y-Z平面的流场分布. 有效的防止炉气对钢坯的冲刷和腐蚀. 从图3中可以看出，燃料和助燃空气在喷口 但是在Z方向上，由于燃气和助燃空气是平 附近两喷口之间相遇，进行了强烈的混合.炉子 行喷入炉内，特别是炉子的均热段，炉气只沿着 上下两部分之间，炉气Z方向的分速度均有增加， 其主流速度方向流动，燃气和助燃空气没有得到 形成大小不一的旋祸.特别是钢坯放置位置的附 很好的混合.根据快速化学反应模型的假设，在 近，整个速度场分割成三个相互衔接的大旋涡， 同一点只有燃料和氧化剂共存时才能在某一瞬 这使得炉气在炉内循环流动，大大延长炉气在炉 间发生反应并产生燃烧产物.所以这种流动方式 内的停留时间.这为刚喷入炉内没有来得及较好 对于燃气和助燃空气的混合和炉内的燃烧十分 混合或没有发生燃烧反应的燃料和助燃空气提 不利，因此十分有必要改善这种流动方式，强化 供了二次燃烧的机会，保证了燃料的充分利用. 燃气和助燃空气的混合， 3.2喷口几何尺寸和喷口间夹角的影响 4结论 适当的改变各喷口的几何尺寸，并在喷口的 (1)蓄热式加热炉能获得很好的流场来满足 (a)均热段第二组喷口处(Y-Z平面) (b)均热段第三组喷口处(Y-Z平面) (c)钢坯放置位置附近(X-Y平面) 图3改造后的蓄热式加热炉炉内速度场变化矢量图 Fig.3 Velocity fields for the new regenerator reheating furnace (d)空气喷口和煤气喷口之间X-Y平面)l V b 一 2 杨 湘 等 5 : 蓄热 式加 热 炉流 场 的数 值模 拟 川é | ,卜卜七 刃J 犷 卞+卜奋书蕊; 一 é 谁考 盯貌一 去佗 , 寺l 、 卢子尸沙J : 下 梢丁 丫 { 厂 1 1 丁 a( )喷 口 处(万` r 平 面 ) 下 万 ! } 下 ” 下 { 万 丁 } b( ) 钢坯 附近 咪二 r 平面) c( ) 离喷 口 处 Z m (万` Z 平 面) d( ) 炉子 中 部伏` Z 平 面) e( )均 热段 第 二 组 喷 口 处 (-Y Z 平 面) (O均 热段 第 三组 喷 口 处 (-Y Z 平 面 ) 图 2 蓄 热式 加 热炉 炉 内速度 场 变 化矢 量 图 F ig · 2 Ve l o e i yt fi e ld s fo r t h e er g e n e r a ot r r e h e a t i n g fu r n a e e 再循 环 , 这 也 是 满 足 高温 低 氧 燃烧 技 术 的需要 . 在 炉 中部 加 热 钢 坯 的 附近 地 方 , 气流 速 度 很 小 , 有 效 的 防止 炉 气 对钢 坯 的冲 刷 和腐 蚀 . 但 是 在 Z 方 向上 , 由于燃 气 和 助燃 空 气 是平 行 喷 入炉 内 , 特 别 是 炉 子 的均 热 段 , 炉 气 只 沿着 其 主流 速 度 方 向流动 , 燃 气和 助燃 空 气 没有 得 到 很 好 的混 合 . 根 据 快速 化 学 反 应 模 型 的假 设 , 在 同一 点 只 有 燃 料 和 氧 化 剂 共 存 时 才 能 在 某一 瞬 间 发生 反 应 并产 生燃 烧 产物 . 所 以这 种流 动 方式 对 于 燃 气 和 助 燃 空 气 的 混 合 和 炉 内的燃 烧 十 分 不 利 . 因此 十 分 有 必要 改善 这种 流动 方 式 , 强化 燃气 和 助 燃 空 气 的混 合 . .3 2 喷 口 几 何尺 寸 和 喷 口 间夹 角 的影 响 适 当 的 改变 各 喷 口 的几 何尺 寸 , 并在 喷 口 的 布 置 上使 喷 口 与 炉墙 成 一 定 的 角度 . 图 3 给 出 了 计 算 的炉 内刃` r 平面 和 卜 Z 平 面 的流 场 分 布 . 从 图 3 中可 以看 出 , 燃 料 和 助 燃 空气 在 喷 口 附近 两 喷 口 之 间相 遇 , 进 行 了强 烈 的 混合 . 炉 子 上 下 两部 分之 间 , 炉 气 Z方 向的分 速度 均 有增 加 , 形 成 大小 不一 的旋 涡 . 特 别是 钢坯 放 置位 置 的 附 近 , 整个 速 度 场 分 割成 三 个 相 互 衔接 的大 旋 涡 . 这 使得 炉气 在 炉 内循 环 流动 , 大 大延 长炉 气 在 炉 内的停 留时 间 . 这 为刚 喷入 炉 内没有 来 得及 较 好 混 合 或 没 有 发 生燃 烧 反 应 的 燃 料 和 助燃 空 气 提 供 了二 次燃 烧 的机 会 , 保 证 了燃 料 的充 分 利用 . 4 结 论 ( l) 蓄热 式 加 热 炉 能获 得 很 好 的流 场 来 满 足 a( ) 均 热段 第 二组 喷 口 处 (卜 Z 平 面 ) b( ) 均 热 段第 三 组喷 口 处 (-Y Z 平面 ) c( ) 钢 坯 放置 位 置 附近 伏- r 平面 ) 图 3 改造 后 的蓄热 式 加热 炉 炉 内速度 场 变化 矢 量 图 F ig · 3 Ve l o c iyt ife ld s fo r th e n ew er g e n e r a t o r r e h e a t i n g fu r n a c e d( ) 空气 喷 口 和 煤气 喷 口 之 间伏- 犷平面 )