4、研究方案
以某钢厂140t/h干熄焦装置为研究对象，开展以 下工作： （1）建立物理数学模型； （2）基于Fluent软件中的多孔介质模型，借助于 UDS和UDF对Fluent进行二次开发； （3）模拟并分析温度场、速度场、压力场；
（4)调整入口风温和风速，找到最佳工作参数。
干熄焦炉几何模型
（a）炉壳 （b）炉膛流体域 干熄焦炉的三维几何模型
更容易调整干熄焦生产效果，这为现场工艺调整提供
了重要依据。
（7）本文在进行仿真计算时，假设焦炭粒径分布 均匀、干熄炉内孔隙率是一致的、焦炭速度是均匀的。 为了提高数值模拟的准确性，要解决这三个方面的问 题，还需要进一步的研究。
明了该模拟结果的可靠性。
（3）压力场模拟结果及分析
气体压降主要发生在冷却室， 越靠近斜道和环形气道，气体 压强越低，在气体出口处达到
最低值，这正好有利于气体顺
利排出。
干熄焦炉内压力分布云图
（4）气体入口温度对换热的影响
气体入口温度（K ）
380 390 400
气体出口温度（K）
1114 1116 1118
1180 1150 1120 1090 1060 0.7
610
（a）入口风速对 气体出口温度的影响
0.8
0.9
1
入口风速（m/s）
焦炭出口温度（K）
580 550 520 490 460 0.7 0.8 0.9 1
入口风速（m/s）
（b）入口风速对 焦炭出口温度的影响
6、结论与展望
（6）相比改变气体入口风温，改变气体入口速度
入口风温（K）
（b）入口风温对 焦炭出口温度的影响
（5）气体入口速度对换热的影响
气体入口速度（m/s） 0.7 0.8 0.9 1.0 气体出口温度（K） 1204 1160 1116 1072 焦炭出口温度（K） 603 547 507 479
气体入口速度对换热的影响
1210
气体出口温度（K）
日 本
刘华飞、张欣 欣等
基于多孔介质理论，建立了二维数学模型， 得到干熄炉内速度、温度、压力分布规律
3、选题的意义
我国干熄焦技术同日本、德国等国家还有一定 差距，加大对干熄焦技术的研究对我国钢铁事业的 发展有重大意义。 现实中进行换热实验研究成本较高，模拟仿真 可以降低实验成本。根据前人的研究，数值模拟已 经体现出了其可行性和准确性。 因此，数值模拟作为一种新的研究方法必将得 到进一步的发展。
（2）温度场模拟结果
（a）截面z=0气体温度分布 （b）截面z=0气体温度分布 干熄焦炉内温度分布云图
温度场分析
（1）在冷却室的同一位置，焦炭和气体的温度恒
不相等，并且焦炭的温度恒大于气体的温度；
（2）冷却室内周边的换热效果比中心的效果好；
（3）气体出口处温度在1083K以上，焦炭出口处
温度在520K以下，这与生产现场实测值相符，也说源自FLUENT14.5操作界面
5、模拟结果及分析
（1）速度场分析 （2）温度场分析 （3）压力场分析 （4）气体入口温度对换热的影响 （5）气体入口速度对换热的影响
（1）速度场模拟结果
（a）炉内速度分布情况 （b）截面z=0处速度分布 干熄焦炉内速度分布云图
速度场分析
分析炉内速度分布图可知： （1）绝大多数气体在斜道附近速度方向发生改 变，通过斜道进入循环气道最终排出，少量气体进 入预存室； （2）气体进入冷却室后速度比较均匀，进入斜 道后明显增快，越靠近气体总出口气体的速度越大； （3）气体在冷却室周边的速度比中心稍快，在 预存室内速度几乎为零。
干熄焦炉内固-气流动及传热数值模拟 答辩人： 专业班级：材控 学号:
指导老师：
教授
主要内容
1、干熄焦技术介绍
2、研究现状
3、选题的意义
4、研究方案 5、模拟结果与分析 6、结论与展望
1.1干熄焦技术简介
干熄焦工艺流程图
1.2干熄焦工艺的优点
干法熄焦相对于湿法熄焦具有三大优点： （1）吸收80%左右的红焦热量，节约能源； （2）改善焦炭的质量； （3）改善环境，减少污染。 同时干法熄焦也存在着设备复杂、一次性投资
和运行费用较高等问题。
2、干熄焦内流动及传热数值模拟研究现状
研究人员 前 苏 联 Grishchenko等 Yuto等 Katalka等 孔宁、温治等 国 内 冯妍卉等 提出了一维传热数学模型，并建立了温度控 制方程，得到干熄炉高度方向温度分布情况 借鉴高炉的成功经验，采用钟型布料器布料 ，明显改善了焦炭粒度的均匀性 利用多孔介质理论，建立二维传热模型，分 别得到焦炭和气体的传热方程 建立了一维数学模型进行仿真计算，最终得 到了最佳的气料比 通过模拟，得到了循环气体与焦炭之间的平 均换热系数和局部换热系数 也未能解决焦炭下降 速度分布不均和焦炭 粒径大小不一等问题 前苏联设计院 研究方法及成果 采用实验中确定的经验关系式来计算气体压 降和熄焦时间，从而确定干熄炉的尺寸 存在不足 均未能考虑干熄焦炉 横截面上气流的偏析 、焦粒下降速度的不 均匀性和焦炭粒度分 布不均的影响 这些模型都假定焦炭 为球体，与实际中干 熄炉内焦炭形状不规 则的情况相差较大
焦炭出口温度（K）
498 507 516
410
1120
525
气体入口温度对换热的影响
1210
气体出口温度（K）
1180 1150 1120 1090 1060 380 390 400 410
入口风温（K）
（a）入口风温对 气体出口温度的影响
610
焦炭出口温度（K）
580 550 520 490 460 380 390 400 410