刘颖，刘义平，陶曙明，温治



低负荷下蓄热式加热炉燃烧策略数值模拟

刘颖1, 2，刘义平3，陶曙明4，温治1, 5

(1. 北京科技大学机械工程学院，北京，100083；2. 重庆市计量质量检测研究院，重庆，401123；3. 宝钢工业炉工程技术有限公司，上海，201900；4. 宝钢钢管条钢事业部设备能环部，上海，201900；5. 北京科技大学冶金工业节能减排北京市重点实验室，北京，100083)

针对低负荷下蓄热式加热炉燃烧性能下降的问题，以某钢厂蓄热式加热炉为研究对象，利用软件Fluent建立炉内气体流动、传热及燃烧过程数学模型。炉内气体的流动采用标准−模型计算，燃烧过程的模拟采用混合分数/PDF模型，辐射换热采用DO模型计算。通过所建立的数学模型计算低负荷时，比例控制和脉冲控制2种情况下，炉内气体流动、气体体积分数及温度的分布。计算结果表明：在低负荷下，脉冲控制有利于加强煤气与空气的混合，提高煤气燃烧速率，防止O2在钢坯表面的聚集，有利于减小钢坯的氧化烧损，提高钢坯表面热流沿炉宽方向分布的均匀性。

蓄热式加热炉；低负荷；数值模拟；燃烧策略；比例控制；脉冲控制

轧钢加热炉的作用是根据钢坯加热工艺，在保证钢坯温度均匀性满足要求的前提下，将钢坯加热到一定温度，便于轧机将其轧制成一定形状和规格的产 品[1−2]。加热炉是热轧生产线上的重要设备，同时也是能耗最高的设备[3]，如何降低加热炉的能源消耗一直是冶金行业研究的热点问题。20世纪90年代，日本学者将高温空气燃烧技术[4−5]应用到加热炉，开发出蓄热式加热炉，大幅度降低了加热炉的能耗。……