·628· 北京科技大学学报 第33卷 顶温度的操作参数主要有空气预热温度、煤气流量、 1热风炉数值模拟 空燃比以及煤气成分，如表1所示. 1.1仿真模型构建 表1热风炉操作参数假设 (1)控制方程采用k一ε双方程模型 Table 1 Assumptions for operating parameters of the hot blast stove a(pk)(pku= 假设 空气预热 煤气流量/ 空燃比 煤气中C0 at ax. 条件 温度K (m3.h-l) 质量分数 673 60000 0.56 0.17 +G-ps (1) 2 773 66000 0.60 0.19 a(ps)(peu) 873 74000 0.64 0.21 at 0x: 4 973 80000 0.68 0.23 品Iu+台)]+c6-6p (2) 5 88000 0.72 0.25 注：黑体表示求解某一操作参数回归方程时，其他参数的假 式中，G为平均速度梯度引起的湍动能k的产生 设值 项，方程常数采用文献02-13]推荐值C=1.45, C2=1.92,0k=1.0,0。=1.3. 2数值模拟结果及分析 (2)采用Eddy Dissipation燃烧模型，该模型适 2.1操作参数对拱顶温度的影响 用于快速反应，反应速度取决于反应物的混合速度， 根据模拟输出结果，将计算所得的拱顶温度绘 假设热风炉炉内氧气、氢气与一氧化碳混合即反应. 制成折线图如图1所示 (3)采用P一1辐射模型，假设所有面为漫 从图1中可以看出热风炉操作参数对拱顶温 反射 度影响规律有各自的特点：(1)拱顶温度随空气 (4)壁面假设为微导热状态 预热温度以及煤气热值（即煤气中C0质量分 1.2热风炉操作参数 数)的增加而升高，但升高的幅度逐渐减小：(2) 热风炉内的燃烧温度受多种因素影响，根据迁 煤气流量在74000m3·h1左右时拱顶温度最高， 安首钢2号高炉热风炉现场实际条件，假设影响拱 当煤气流量超过80000m3·h1时拱顶温度略有 1760 a 1760r ◆一折线…回归线 ◆一折线…回归线 1730 1730 兰1700 兰1700 当 #16405 叶 1610 1610 1580 1580 673 773 873 973 60000 66000740008000088000 空气预热温度K 煤气流量/(m3.h) 1760 1760 c +一折线一回归线 ◆一折线一回归线 1730 1730 兰1700 兰1700 抖 1670 据1640 都1640 1610 1610 158956 1580 0.60 0.640.68 0.72 0.17 0.190.210.23 0.25 空燃比 煤气中C0质量分数 图1拱顶温度与操作参数的关系.(a)空气预热温度：(b)煤气流量：()空燃比：()煤气中C0质量分数 Fig.1 Relationships between vault temperature and operating parameters:(a)preheated air temperature:(b)BF gas flow:(c)air-fuel ratio:(d) mass fraction of CO in BF gas北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 1 热风炉数值模拟 1. 1 仿真模型构建 ( 1) 控制方程采用 k--ε 双方程模型 ( ρk) t + ( ρkui ) xi =  x [ ( j μ + μt σ ) k k x ]j + Gk － ρε ( 1) ( ρε) t + ( ρεui ) xi =  x [ ( j μ + μt σ ) ε k x ]j + C1ε ε k Gk － C2ε ρ ε2 k ( 2) 式中，Gk 为平均速度梯度引起的湍动能 k 的产生 项，方程常数采用文献［12--13］推荐值 C1ε = 1. 45， C2ε = 1. 92，σk = 1. 0，σε = 1. 3． ( 2) 采用 Eddy Dissipation 燃烧模型，该模型适 用于快速反应，反应速度取决于反应物的混合速度， 假设热风炉炉内氧气、氢气与一氧化碳混合即反应． ( 3) 采 用 P--1 辐 射 模 型，假设所有面为漫 反射． ( 4) 壁面假设为微导热状态． 图 1 拱顶温度与操作参数的关系． ( a) 空气预热温度; ( b) 煤气流量; ( c) 空燃比; ( d) 煤气中 CO 质量分数 Fig． 1 Relationships between vault temperature and operating parameters: ( a) preheated air temperature; ( b) BF gas flow; ( c) air-fuel ratio; ( d) mass fraction of CO in BF gas 1. 2 热风炉操作参数 热风炉内的燃烧温度受多种因素影响，根据迁 安首钢 2 号高炉热风炉现场实际条件，假设影响拱 顶温度的操作参数主要有空气预热温度、煤气流量、 空燃比以及煤气成分，如表 1 所示． 表 1 热风炉操作参数假设 Table 1 Assumptions for operating parameters of the hot blast stove 假设 条件 空气预热 温度/K 煤气流量/ ( m3 ·h － 1 ) 空燃比 煤气中 CO 质量分数 1 673 60 000 0. 56 0. 17 2 773 66 000 0. 60 0. 19 3 873 74 000 0. 64 0. 21 4 973 80 000 0. 68 0. 23 5 — 88 000 0. 72 0. 25 注: 黑体表示求解某一操作参数回归方程时，其 他 参 数 的 假 设值． 2 数值模拟结果及分析 2. 1 操作参数对拱顶温度的影响 根据模拟输出结果，将计算所得的拱顶温度绘 制成折线图如图 1 所示． 从图 1 中可以看出热风炉操作参数对拱顶温 度影响规律有各自的特点: ( 1 ) 拱顶温度随空气 预热温度以及煤气热值 ( 即 煤 气 中 CO 质 量 分 数) 的增加而升高，但升高的幅度逐渐减小; ( 2 ) 煤气流量在74 000 m3 ·h － 1 左右时拱顶温度最高， 当煤气流量超过 80 000 m3 ·h － 1 时拱顶温度略有 ·628·