本實(shí)驗(yàn)研究了采用煙氣回流技術(shù)的W型輻射管加熱裝置的性能。研究認(rèn)為，煙氣回流和分級(jí)燃燒不僅能保證燃料的完全燃燒，還能有 效抑 制NOx的產(chǎn)生。煙氣中的NOx含量小于70×10-6。高 效換熱器可提高熱回收效率，換熱器熱效率大于百分之五十一，輻射管綜合熱效率達(dá)到百分之77.1。
      基于商業(yè)軟件FLUENT，采用RNGRNG模型和非預(yù)混燃燒模型，建立了煙氣回流W型輻射管燃燒器的燃燒和傳熱三維數(shù)學(xué)模型，模擬輻射管內(nèi)的湍流和燃燒狀態(tài)，獲得出口NOx排放的計(jì)算結(jié)果；通過與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，驗(yàn)證了該模型的可靠性。分析了輻射管內(nèi)流體流動(dòng)、傳熱和燃燒的特點(diǎn)，研究了氣體流量和空氣預(yù)熱溫度對(duì)輻射管使用性能的影響；結(jié)果表明，氣體流量的增加會(huì)增加輻射管壁溫度的不均勻性，熱溫度則相反；兩者與輻射管的加熱 能力呈正相關(guān)，但都會(huì)增加出口煙氣中的NOx含量。
      隨著我國(guó)國(guó)際化進(jìn)程的不斷發(fā)展，我國(guó)鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品制造過程中對(duì)加熱的要求越來越高品與爐內(nèi)高溫氣氛接觸引起的脫碳和氧化，間接加熱技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。輻射管是實(shí)現(xiàn)間接加熱功能的重要熱設(shè)備。如何提高輻射管表面的溫度均勻性，延長(zhǎng)其使用壽命已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重要目標(biāo)；同時(shí)，隨著節(jié)能減排政策的不斷實(shí)施，如何合理降低輻射管內(nèi)高溫燃燒產(chǎn)品中的氮氧化物含量也成為許多學(xué)者努力的方向。本文對(duì)W型輻射管的熱過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究，建立了包括燃燒器在內(nèi)的W型輻射管熱過程物理模型和數(shù)學(xué)模型，并通過現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性；模擬分析比較了單步反應(yīng)機(jī)制和多步反應(yīng)機(jī)制，研究了W型輻射管內(nèi)熱過程的流動(dòng)和燃燒特性，研究了不同操作參數(shù)對(duì)W型輻射管熱過程的影響，以及兩種結(jié)構(gòu)中燃燒器的性能；通過ANSYStaticstructuctural模塊預(yù)測(cè)輻射管熱過程中管壁熱應(yīng)力的分布。數(shù)值模擬的主要結(jié)論包括：輻射管壁溫度分布不均勻與管體結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)；通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，甲烷的多步反應(yīng)機(jī)制可以更好地預(yù)測(cè)管體內(nèi)的燃燒和流動(dòng)；不同的燃燒器結(jié)構(gòu)對(duì)輻射管內(nèi)的燃燒和流動(dòng)有顯著影響，不同的操作參數(shù)對(duì)輻射管的使用性能也有很大的影響，進(jìn)口氣體速度的提高會(huì)增加輻射管壁面的不均勻性，當(dāng)氣體流量從30m~3/h提高到70m~3/h時(shí)，配風(fēng)盤式燃燒器輻射管出口煙氣內(nèi)的NOx濃度也會(huì)增加百分之八十八；這種影響的優(yōu)缺點(diǎn)也與燃燒器結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，同時(shí)，燃燒筒式燃燒器輻射管出口的NOx濃度會(huì)降低百分之五十二；優(yōu)化燃燒器結(jié)構(gòu)可有 效降低管壁熱應(yīng)力，延長(zhǎng)輻射管的工作壽命。