·114 北京科技大学学报 第36卷 图3转底炉模型.(a)物理模型：(b)网格图 Fig.3 Model of a rotary hearth fumace:(a)physical model:(b)grid model 表4速度边界初始条件 Table 4 Initial boundary conditions of the velocity 预热段 加热段 还原段 分段 燃料流/(ms1)空气流/(ms) 燃料流/(ms)空气流/(ms)燃料流/(ms1)空气流/(ms1) 平焰烧嘴 8.04 9.27 12.86 14.52 5.62 7.41 助燃风喷嘴 6.18 7.15 6.79 还原产生C0 0.15 0.12 0.06 福度K00201010w0202m 度/K800100012014001600180020002200 1.6m H=1.6m Z Y -=147m- 174 人 b 图4转底炉炉膛纵切面温度场分布图.()内环：(b)外环 Fig.4 Temperature distribution maps of the longitudinal section of the RHF:(a)inner ring:(b)outer ring 3.3烧嘴布置及燃烧特性 面的温度场、速度场分布如图6所示.图6(a)为逆 预热段和加热段炉顶布置平焰烧嘴，其热辐射 时针73.5°处炉膛纵截面，此角度上蓄热式烧嘴同 能力强，炉膛升温速度快，含碳球团能被快速加热， 时为煤气入口：图6(b)为逆时针122.5°处炉膛纵截 有利于煤中挥发分的析出.同时侧壁布置助燃风喷 面，此角度上蓄热式烧嘴同时为烟气抽气口：图6 嘴喷吹热风，可用于煤粉挥发分的燃烧，产生的热量 (c)为逆时针230°处炉膛纵截面，此角度上炉顶为2 迅速补给炉膛. 个平焰烧嘴，外环炉壁为1个助燃风喷嘴；（图6 还原段内、外侧布置蓄热式烧嘴，既能完成炉膛 (d))为逆时针317.5°处炉膛纵截面，此角度上1个 的加热，亦能完成烟气热量的高效回收及对空气的 蓄热式烧嘴为煤气入口，1个为烟气抽气口. 预热.烧嘴布置于炉高约三分之二处，以避免燃烧 由图6(a)可以看出：还原段蓄热式烧嘴入射口 形成的强紊流对含碳球团自还原产生的C0层造成 处，气流速度相对较大，同一径向相对着的高速气流 扰动：同时助燃风烧嘴置于蓄热烧嘴下方，可用于还 在烧嘴入口出向四周扩散开，并在附近形成大量的 原产生C0的二次燃烧，能有效补充含碳球团自还 小漩涡，使得煤气与空气可以相对长时间充分混合， 原的吸热，节约外部燃料消耗.还原段蓄热烧嘴平 有利于燃烧反应的进行.在炉膛中部小漩涡会逐渐 面的温度场、速度场分布情况如图5直观所示. 运动聚集形成大漩涡，使得燃烧时间得到延长，燃烧 如下分别对转底炉内几类典型烧嘴布置情况的 反应进行的更完全 燃烧特性进行研究，各类烧嘴布置位置处炉膛纵切 由图6(b)可以看出：产生的烟气通过相邻蓄热北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 3 转底炉模型． ( a) 物理模型; ( b) 网格图 Fig． 3 Model of a rotary hearth furnace: ( a) physical model; ( b) grid model 表 4 速度边界初始条件 Table 4 Initial boundary conditions of the velocity 分段 预热段 加热段 还原段 燃料流/( m·s － 1 ) 空气流/( m·s － 1 ) 燃料流/( m·s － 1 ) 空气流/( m·s － 1 ) 燃料流/( m·s － 1 ) 空气流/( m·s － 1 ) 平焰烧嘴 8. 04 9. 27 12. 86 14. 52 5. 62 7. 41 助燃风喷嘴 — 6. 18 — 7. 15 — 6. 79 还原产生 CO 0. 15 — 0. 12 — 0. 06 — 图 4 转底炉炉膛纵切面温度场分布图． ( a) 内环; ( b) 外环 Fig． 4 Temperature distribution maps of the longitudinal section of the ＲHF: ( a) inner ring; ( b) outer ring 3. 3 烧嘴布置及燃烧特性 预热段和加热段炉顶布置平焰烧嘴，其热辐射 能力强，炉膛升温速度快，含碳球团能被快速加热， 有利于煤中挥发分的析出． 同时侧壁布置助燃风喷 嘴喷吹热风，可用于煤粉挥发分的燃烧，产生的热量 迅速补给炉膛． 还原段内、外侧布置蓄热式烧嘴，既能完成炉膛 的加热，亦能完成烟气热量的高效回收及对空气的 预热． 烧嘴布置于炉高约三分之二处，以避免燃烧 形成的强紊流对含碳球团自还原产生的 CO 层造成 扰动; 同时助燃风烧嘴置于蓄热烧嘴下方，可用于还 原产生 CO 的二次燃烧，能有效补充含碳球团自还 原的吸热，节约外部燃料消耗． 还原段蓄热烧嘴平 面的温度场、速度场分布情况如图 5 直观所示． 如下分别对转底炉内几类典型烧嘴布置情况的 燃烧特性进行研究，各类烧嘴布置位置处炉膛纵切 面的温度场、速度场分布如图 6 所示． 图 6( a) 为逆 时针 73. 5°处炉膛纵截面，此角度上蓄热式烧嘴同 时为煤气入口; 图 6( b) 为逆时针 122. 5°处炉膛纵截 面，此角度上蓄热式烧嘴同时为烟气抽气口; 图 6 ( c) 为逆时针 230°处炉膛纵截面，此角度上炉顶为 2 个平焰烧嘴，外环炉壁为 1 个助燃风喷嘴; ( 图 6 ( d) ) 为逆时针 317. 5°处炉膛纵截面，此角度上 1 个 蓄热式烧嘴为煤气入口，1 个为烟气抽气口． 由图 6( a) 可以看出: 还原段蓄热式烧嘴入射口 处，气流速度相对较大，同一径向相对着的高速气流 在烧嘴入口出向四周扩散开，并在附近形成大量的 小漩涡，使得煤气与空气可以相对长时间充分混合， 有利于燃烧反应的进行． 在炉膛中部小漩涡会逐渐 运动聚集形成大漩涡，使得燃烧时间得到延长，燃烧 反应进行的更完全． 由图 6( b) 可以看出: 产生的烟气通过相邻蓄热 ·114·