张仕洋等：氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的数值模拟 643 尽率的影响趋势.由图3可知，模拟结果与文献中反 煤粉质量，kg:a为煤粉中干基灰分的质量分数，它 映的趋势基本相同，即鼓风温度对煤粉在直吹管内的 表征挥发分的脱除和固定碳的燃烧所造成的质量 燃尽率有较大影响，且温度越高，影响越显著：而鼓风 损失。 中氧气体积分数几乎没有影响.上述对比结果表明本 4.1入口排布方式的确定 文建立的模型及方法是可行的，计算结果是基本可 图4为三种入口排布方式的横截面示意图.方式 靠的 a和b下循环煤气与纯氧由套管鼓入，煤粉从套管轴 向喷入.假定套管外径为120mm,喷枪直径为20mm, 4结果与讨论 忽略管壁厚度.调整氧气入口和循环煤气入口的尺寸 本文分析中采用的煤粉燃尽率R的公式为 以保持二者的速度相等.方式c中将循环煤气和氧气 R=m 先均匀混合再从同一入口鼓入，假定混合前后总体积 m(1-a) 不变，混合后温度的确定基于总物理热和混合前后平 式中：m为煤粉的干基质量，kgm。为燃烧所消耗的 均热容的计算 20 φ20 20 0120 120 中120 651 φ110 名 (e) 煤粉人口 氧气人口 循环煤气人口 氧气与循环煤气混合入口 图4三种入口方式横截面示意图（单位：mm) Fig.4 Cross section diagrams of three types of entry modes (unit:mm) 图5为基本工况条件下入口设置对煤粉燃尽率的 0 影响.由图可知，a、b两种方案的煤粉燃尽率远低于c 0 方案.下面从温度和氧气供应两方面来分析a、b两种 -0.1 0 0.2 040.6 0.8 1.0 12 方案下煤粉燃尽率偏低的原因. X/m 0.1 100 93.402 =172 80 -0.1 0.2 04 0.6 0.8 1.0 X/m 0.1 60 一90 71 40 39.811 -0.1 02 0.4 0.6 0.8 1.0 X/m 20 图6温度分布（单位：K) 7.838 Fig.6 Distribution of temperature (unit:K) % e 直方向的距离.由图6可知：方式a下高温区域分布 人口设置方案 在回旋区下部水平射流区域的边缘，中心温度很低：方 图5入口设置对煤粉燃尽率的影响 Fig.5 Effect of entry modes on pulverized coal burnout 式b下高温区域较a向中心偏移，而且中心温度高于 a;方式c下边缘和中心的温度分布较a、b更均匀.这 图6为基本工况条件下三种不同入口排布方式下 是由两种布置方式下从不同位置鼓入的循环煤气中 的温度分布，横轴和纵轴分别表示距离入口水平和垂 C0和H,燃烧放热造成的.张仕洋等: 氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的数值模拟 尽率的影响趋势． 由图 3 可知，模拟结果与文献中反 映的趋势基本相同，即鼓风温度对煤粉在直吹管内的 燃尽率有较大影响，且温度越高，影响越显著; 而鼓风 中氧气体积分数几乎没有影响． 上述对比结果表明本 文建立的模型及方法是可行的，计算结果是基本可 靠的． 4 结果与讨论 本文分析中采用的煤粉燃尽率 Ｒ 的公式为 Ｒ = mb m( 1 － a) . 式中: m 为煤粉的干基质量，kg; mb为燃烧所消耗的 煤粉质量，kg; a 为煤粉中干基灰分的质量分数，它 表征挥发分的脱除和固定碳的燃烧所造成的质量 损失． 4. 1 入口排布方式的确定 图 4 为三种入口排布方式的横截面示意图． 方式 a 和 b 下循环煤气与纯氧由套管鼓入，煤粉从套管轴 向喷入． 假定套管外径为 120 mm，喷枪直径为 20 mm， 忽略管壁厚度． 调整氧气入口和循环煤气入口的尺寸 以保持二者的速度相等． 方式 c 中将循环煤气和氧气 先均匀混合再从同一入口鼓入，假定混合前后总体积 不变，混合后温度的确定基于总物理热和混合前后平 均热容的计算． 图 4 三种入口方式横截面示意图( 单位: mm) Fig． 4 Cross section diagrams of three types of entry modes ( unit: mm) 图 5 为基本工况条件下入口设置对煤粉燃尽率的 影响． 由图可知，a、b 两种方案的煤粉燃尽率远低于 c 方案． 下面从温度和氧气供应两方面来分析 a、b 两种 方案下煤粉燃尽率偏低的原因． 图 5 入口设置对煤粉燃尽率的影响 Fig． 5 Effect of entry modes on pulverized coal burnout 图 6 为基本工况条件下三种不同入口排布方式下 的温度分布，横轴和纵轴分别表示距离入口水平和垂 图 6 温度分布( 单位: K) Fig． 6 Distribution of temperature ( unit: K) 直方向的距离． 由图 6 可知: 方式 a 下高温区域分布 在回旋区下部水平射流区域的边缘，中心温度很低; 方 式 b 下高温区域较 a 向中心偏移，而且中心温度高于 a; 方式 c 下边缘和中心的温度分布较 a、b 更均匀． 这 是由两种布置方式下从不同位置鼓入的循环煤气中 CO 和 H2 燃烧放热造成的． · 346 ·