一种软件模拟焦炉蓄热室维修的方法技术

本发明专利技术涉及一种软件模拟焦炉蓄热室维修的方法，利用Fluent数值仿真软件，建立燃烧室和蓄热室三维模型，通过模拟其内部传热、传质、传动和燃烧反应过程，预测蓄热室结构改变后燃烧室温度场、流速场、压力场和流场，立火道温度和模拟结果用实际生产过程验证。本发明专利技术在蓄热室结构改变后立火道正常燃烧和燃烧室温度在正常范围内为前提条件，改变废弃出口和蓄热室下出口压力，对比蓄热室结构改变后燃烧室内温度场、流速场、压力场等的差异。分析改变蓄热室结构前后燃烧室内部的温度分布、压力分布和空气过剩系数等，预测蓄热室结构改变后出口压力调节范围。结果表明蓄热室维修时空气过剩系数小于1.0煤气未完全燃烧，本发明专利技术为蓄热室维修提供理论依据。提供理论依据。提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种软件模拟焦炉蓄热室维修的方法


[0001]本专利技术涉及一种焦炉维修技术，特别涉及一种软件模拟焦炉蓄热室维修的方法。

技术介绍

[0002]焦炉在长期使用后，会导致炉体老旧，窜漏严重，影响了生产稳定及焦炉正常加热。部分位于深火道的蓄热室，因格子砖堵塞、烧熔、坍塌等问题，造成部分立火道无法正常加热，温度偏低，如果直接维修存在安全隐患，维修后直接使用可能出现重大安全问题，给施工安全带来诸多困难。

技术实现思路

[0003]针对焦炉在长期使用时会出现部分蓄热室的格子砖堵塞、烧熔、坍塌，造成部分立火道无法正常加热问题，提出了一种软件模拟焦炉蓄热室维修的方法，模拟在蓄热室侧面连通大气时燃烧室的压力场、气体流速场以及温度场,给维修提供安全数据。
[0004]本专利技术的技术方案为：一种软件模拟焦炉蓄热室维修的方法，利用Fluent数值仿真软件，在正常焦炉尺寸建立的模型和燃烧状态的基础上，增加简化的蓄热室及其出口模型，建立打通蓄热室侧面开墙后的燃烧室和蓄热室三维模型，模拟其内部传热、传质、传动和燃烧反应过程，以此来模拟维修时燃烧室和蓄热室各种状态，并计算焦炉燃烧室火道内的温度场和气体浓度场，以及立火道温度场，为实际施工提供安全数据。
[0005]所述软件模拟焦炉蓄热室维修的方法，具体包括如下步骤：
[0006]1)根据焦炉燃烧室火道的设计图纸，确定尺寸参数，尺寸参数包括焦炉燃烧室火道尺寸及其进出口尺寸、蓄热室及其出口尺寸；
[0007]2)基于焦炉燃烧室和蓄热室的基本尺寸，利用ANSYS建立燃烧室火道尺寸实体模型；
[0008]3)用曲面建模工具、前处理模块或者有限元分析软件对步骤2)得到的尺寸实体模型划分网格，经过网格无关性检验，确定适合的网格数量，并给予边界命名
[0009]4)将步骤3)得到的网格导入Fluent软件中，对网格进行进一步检查确保其中无负体积出现修改尺寸比例使网格和计算域中的单位尺度一致后，进行模拟模型和燃料、燃烧条件初始化参数设定，模拟模型包括能量模型、湍流模型、组分输运模型、燃烧模型或辐射模型；
[0010]5)用后处理模块在上升立火道内部创建垂直于立火道底面的竖直面作为上升立火道监测面，在下降立火道内部创建垂直于立火道底面的竖直面作为下降立火道监测面；然后进行以下模拟测试：
[0011]首先在只考虑单个燃烧室情况下模拟计算立火道温度场、气体流速场以及压力场，得到焦炉在正常未维修情况下立火道燃烧情况；
[0012]在蓄热室维修时打通蓄热室侧墙，改变燃烧室出口方式，模拟计算焦炉燃烧室和蓄热室内部的温度场、气体流速场以及压力场，比较蓄热室维修前后燃烧室温度和压力是
否变化以及变化情况；同时计算出蓄热室维修前后对应火道的空气过剩系数判断煤气是否完全燃烧，给焦炉维修时煤气通入量和燃烧室温度调节提供理论参考；
[0013]6)改变废弃出口和蓄热室出口压力大小，蓄热室侧出口设置为表压为0Pa，其余设置保持不变重复，步骤2)至步骤5)模拟计算蓄热室开墙后不同的出口压力条件下，立火道燃烧情况来比较维修时燃烧室和蓄热室内部的温度和压力变化情况从而确定蓄热室维修时合适的出口压力调节范围。
[0014]进一步，所述步骤1)中包含改小的煤气入口模型尺寸和燃烧室模型尺寸，用于步骤5)改变燃烧室出口方式。
[0015]进一步，所述步骤2)中包含简化的蓄热室模型尺寸及其出口模型尺寸，用于对应步骤6)蓄热室出口压力大小设定的改变。
[0016]进一步，所述步骤3)中尺寸实体模型划分网格时，燃烧区域以结构化六面体网格为主，入口和出口及其相邻处以四面体非结构化网格为主，经过网格无关化检验，确定适合的网格数量为500万。
[0017]进一步，所述步骤5)蓄热室未维修时对应火道的空气过剩系数为1.1～1.4，维修时对应火道的如空气过剩系数小于1，则判断开墙后煤气未完全燃烧。
[0018]进一步，所述湍流模型为标准k～ε模型；所述燃烧模型为涡耗散模型；所述辐射模型为P1模型。
[0019]本专利技术的有益效果在于：本专利技术软件模拟焦炉蓄热室维修的方法,利用Fluent数值仿真软件，建立打通蓄热室侧墙连通大气后的燃烧室和蓄热室三维模型,模拟在蓄热室侧面开口连通大气时焦炉立火道会不会有燃气泄露问题，为实际施工提供安全保障，为焦炉蓄热室维修提供理论依据。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例模拟焦炉燃烧室和蓄热室俯视图；
[0021]图2为本专利技术实施例模拟焦炉燃烧室、蓄热室和循环孔主视图；
[0022]图3为本专利技术实施例模拟焦炉燃烧室和蓄热室侧视图；
[0023]图4为本专利技术实施例模拟焦炉燃烧室和蓄热室模型离散化后的计算域网格图；
[0024]图5a为本专利技术实施例模拟焦炉蓄热室维修前立火道的压力分布图；
[0025]图5b为本专利技术实施例模拟焦炉蓄热室维修后立火道的压力分布图；
[0026]图5c为本专利技术实施例模拟焦炉蓄热室维修前立火道的气体流速图；
[0027]图5d为本专利技术实施例模拟焦炉蓄热室维修后立火道的气体流速图；
[0028]图6a为本专利技术实施例模拟焦炉蓄热室维修前立火道的温度分布图；
[0029]图6b为本专利技术实施例模拟焦炉蓄热室维修后立火道的温度分布图；
[0030]图7为本专利技术实施例模拟焦炉蓄热室维修后燃烧室和蓄热室内流场分布迹线图；
[0031]图8a为本专利技术实施例模拟立火道不同高度时压力变化图；
[0032]图8b为本专利技术实施例模拟立火道不同高度时温度变化图；
[0033]图9为本专利技术实施例模拟蓄热室维修前和蓄热室维修后出口压力不同时上升立火道不同高度时温度变化图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0035]本专利技术软件模拟焦炉维修的方法，利用Fluent数值仿真软件，建立打通蓄热室侧面开墙后的燃烧室和蓄热室三维模型，模拟其内部传热、传质、传动和燃烧反应过程，以此来模拟维修时燃烧室和蓄热室各种状态。利用模型来计算焦炉燃烧室火道内的温度场和气体浓度场，以及立火道温度场，为实际施工提供安全数据。
[0036]本专利技术提供了一种基于Fluent软件模拟焦炉蓄热室维修的方法，其基本思路是：在正常焦炉尺寸建立的模型和燃烧状态的基础上，增加简化的蓄热室及其出口模型，仿真实际需要维修时的基本情况，模拟燃烧室燃烧状态和蓄热室温度是否符合正常燃烧情况。具体包括如下步骤：
[0037]步骤1、根据焦炉燃烧室火道的设计图纸，确定尺寸参数，尺寸参数包括焦炉燃烧室火道尺寸及其进出口尺寸、蓄热室及其出口尺寸；
[0038]步骤2、基于焦炉燃烧室和蓄热室的基本尺寸，利用ANSYS建立焦炉燃烧室火道等尺寸实体模型；
[0039]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软件模拟焦炉蓄热室维修的方法，其特征在于，利用Fluent数值仿真软件，在正常焦炉尺寸建立的模型和燃烧状态的基础上，增加简化的蓄热室及其出口模型，建立打通蓄热室侧面开墙后的燃烧室和蓄热室三维模型，模拟其内部传热、传质、传动和燃烧反应过程，以此来模拟维修时燃烧室和蓄热室各种状态，并计算焦炉燃烧室火道内的温度场和气体浓度场，以及立火道温度场，为实际施工提供安全数据。2.根据权利要求1所述软件模拟焦炉蓄热室维修的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)根据焦炉燃烧室火道的设计图纸，确定尺寸参数，尺寸参数包括焦炉燃烧室火道尺寸及其进出口尺寸、蓄热室及其出口尺寸；2)基于焦炉燃烧室和蓄热室的基本尺寸，利用ANSYS建立燃烧室火道尺寸实体模型；3)用曲面建模工具、前处理模块或者有限元分析软件对步骤2)得到的尺寸实体模型划分网格，经过网格无关性检验，确定适合的网格数量，并给予边界命名4)将步骤3)得到的网格导入Fluent软件中，对网格进行进一步检查确保其中无负体积出现修改尺寸比例使网格和计算域中的单位尺度一致后，进行模拟模型和燃料、燃烧条件初始化参数设定，模拟模型包括能量模型、湍流模型、组分输运模型、燃烧模型或辐射模型；5)用后处理模块在上升立火道内部创建垂直于立火道底面的竖直面作为上升立火道监测面，在下降立火道内部创建垂直于立火道底面的竖直面作为下降立火道监测面；然后进行以下模拟测试：首先在只考虑单个燃烧室情况下模拟计算立火道温度场、气体流速场以及压力场，得到焦炉在正常未维修情况下立火道燃烧情况；在蓄热室维修时打通蓄热室侧墙，改变燃烧室出口方式，模拟计算焦炉燃烧室和蓄热...

【专利技术属性】
技术研发人员：金双玲，杭加旺，王晓瑞，马瑞泽，蔡礼林，汤雯珺，杨超群，张睿，金鸣林，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：