章丘运昌(图),天然气炉,菏泽天然气炉

天然气是一种清洁能源，节能天然气炉，具有热 值高、燃烧稳定、设备简易、便于控制以及污染小等优点。蓄热式燃烧技术具有节约燃料、提高热利用率、降低NOx排放量，减小设备尺寸等优点。而我国锻造加 热炉普遍存在着能源消耗高、环境污染严重等问题。因此，本文对天然气在高温蓄热式燃烧技术应用时进行了数值模拟，并分析了影响炉膛内气流流动和温度分布的 因素。主要研究内容和结果如下： 1．建立了天然气蓄热式锻造加热炉三维火焰空问的数学模型，模拟了炉膛内的温度、流速、浓度分布情况。 2．针对不同的射流的相对速度、预热温度和夹角进行了数值模拟，结果表明：天然气射流和空气射流的相对速度越小，加热炉内的高温区域越大，并且炉膛内的平 均温度愈高，炉内的温度均匀性愈好；当空气的预热温度不变时，仅提高天然气的预热温度，炉内的最gao温度和平均温度还会随之提高；当天然气和空气的预热温度 都不变时，改变天然气和空气射流间的夹角，同样会改变炉膛内的温度分布情况，天然气炉，炉内的最gao温度和出口处的平均温度几乎呈线性降低，炉内平均温度成二次曲线变 化先增大后减小，并且炉膛内的高温区越靠近喷口处。 3．同时还对不同的烧嘴喷口间距和安装高度进行了数值模拟，结果表明：当射流的其它参数一定时，增大喷口间距，天然气和空气更容易扩散到整个炉膛进行燃 烧，相应地炉膛内的温度也越均匀，但是若间距太大，射流偏转更大，在炉内形成更大的漩涡，使流速分布不均匀，致使平均温度降低；在烧嘴喷口间距，空气、天 然气射流流速、喷射方向和温度不变的前提下，改变烧嘴的安装高度，对加热炉炉膛的最gao温度，平均温度以及烟气组分的浓度影响不大，但是对加热钢坯表面的温 度分布影响很大。

蓄热式加热炉常用的蓄热体有陶瓷小球和蜂窝体。蜂窝体与陶瓷小球相比有如下优点：

一是单位体积的传热面积大，蓄热式天然气炉，例如100n/m2蜂窝体的比表面积是15mm球的5.5倍、20mm球的7倍。在相同条件下，将等质量气体换热到同一温度时的蜂窝体体积仅为小球蓄热体的1/4～1/3，质量仅为球的1/10左右，这就意味着蜂窝体蓄热燃烧器的结构更为紧凑。

二是蜂窝体壁薄，仅为0.5mm～1mm，菏泽天然气炉，透热深度小，因而蓄热、放热速度快，温度效率高，换向时间仅为30s～60s，与小球蓄热体相比换向时间大大缩短，保证了工件均匀加热。

三是蜂窝体内格子间气流通道形状规则，气体流动顺畅，其阻力损失较小，仅为小球蓄热体的1/4～1/3。小球蓄热体气流阻力损失随流速增大而增大，其变化规律为幂函数关系，球径大其阻力变小，但蓄热室结构也要相应增大。蜂窝体由于存在较高压力的气体频繁换向，起到了吹刷通道作用，故不易产生灰尘沉积堵塞现象。

四是因陶瓷小球具有流动性，蓄热室水平放置时上部小球稳定性差，容易发生漏球现象，而蜂窝体不会出现这种情况。

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