论文摘要
在冶金行业中,Bischoff除尘系统以其良好的炉顶压力控制能力和高质量的对高炉煤气的洗涤能力被新建的许多大型高炉所采用。加装Bischoff系统后还便于对高炉炉顶余压透平发电（Top Gas Press Recovery Turbine TRT）的燃气透平进行控制。采用Bischoff系统配合高压高炉及TRT设备是比较高效率的搭配,既能提高高炉效率又有利于环保和节约能源,对其内部两相流动和阻力特性的研究具有重要的学术价值和工程实际意义。了解Bischoff除尘系统的关键部件环缝洗涤器的阻力特性是控制炉内压力控制的重要基础。环缝洗涤器内是一个高速可压缩三维流动过程,并伴随有高炉煤气和雾化水滴的两相流动传热。本文对高炉煤气环缝洗涤器内的流动状态进行了分析,建立了环缝洗涤器内气液两相流动的一维和三维物理数学模型。首先对用均质流模型建立的一维微分方程模型使用四阶Runge-Kutaa方法计算了差压随环缝元件高度的变化情况,以及250mm工况下变流量的差压情况;然后重点对三维模型进行了研究,在Gambit中对计算区域进行多块混合网格划分,应用Fluent求解器对该模型进行了数值求解。对环缝洗涤器内的湍流采用重整化群（RNG）k-ε双方程湍流模型处理,控制方程的对流项采用二阶上风格式进行离散,扩散项采用线形插值多项式进行计算,速度和压力耦合计算采用SIMPLE算法。对环缝洗涤器内液滴运动采用Lagrangian离散相模型进行模拟,并考虑气液两相间的相互影响。求解过程中,针对气液两相相互作用的理想可压缩流动计算难于收敛的特点,采用较小的欠松弛因子（ω=0.10.2）以及逐渐加大流量的方法保证迭代收敛。针对不同煤气流量、不同环缝阻力件升程以及不同水气比条件下环缝洗涤器内的两相流动传热过程进行了模拟计算,得到条件不同运行工况下环缝洗涤器的流场及阻力特性,并与一维分析模型所得出的结果进行了比较,并总结出各个运行参数对环缝洗涤器阻力的影响规律,探讨了一维模型和三维模型的结果差异的原因。最后,根据计算结果进行了分析和整理,结合高炉环缝洗涤器的结构特点总结出了环缝洗涤器阻力与结构和运行参数的的经验关系式,为高炉环缝洗涤器的现场控制提供了科学的依据。