Wykorzystanie CFD do modelowania układu odciągu gazów z elektrycznego pieca łukowego

• Autorzy: Karbowniczek M. , Kawałkowski M.

Warianty tytułu

EN

Use of CFD modeling to simulate EAF off-gas duct flow

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowano model fragmentu układu odciągu gazów z pieca łukowego, w oparciu o który przeprowadzono obliczenia numeryczne dzięki komercyjnemu oprogramowaniu CFD - Fluent 6.1. Obliczenia dotyczyły przepływu gorących gazów wewnątrz kanału odciągowego pieca łukowego, z uwzględnieniem zachodzących w nim reakcji utleniania CO i H;. Model umożliwił prognozowanie stopnia schłodzenia strugi gazów dzięki zdefiniowaniu wymiany energii cieplnej z otoczeniem układu. Wymiana energii w rzeczywistości ma miejsce poprzez chłodzone woda ściany kanału. Opisane powyżej symulacje komputerowe wykazały przydatność oprogramowania CFD do modelowania i analizowania pracy pieca łukowego. Przeprowadzone obliczenia numeryczne, dla zdefiniowanego kształtu i wymiarów układu odciągu gazów z pieca łukowego oraz przyjętych warunków brzegowych zostały przedstawione graficznie w postaci profili prędkości przepływu, temperatury i zawartości CO wzdłuż kanału. Analiza otrzymanych wyników umożliwiła wyznaczenie ilościowego wpływu oraz charakteru badanych parametrów na rozkład prędkości i temperatury gazów oraz zawartości w nich CO podczas przepływu wewnątrz kanału odciągowego. Szczegółowe wyniki analiz przedstawiono powyżej. Podsumowujące wnioski z obliczeń numerycznych modelu fragmentu układu odciągu gazów z pieca łukowego są następujące: - rozkład prędkości gazów wewnątrz kanału w największym stopniu uzależniony jest od prędkości gazów na wlocie (wpływ pozostałych parametrów jest znacznie mniejszy lub pomijalny), -rozkład temperatury gazów wewnątrz kanału w największym stopniu uzależniony jest od składu chemicznego gazów na wlocie oraz geometrii szczeliny powietrznej (wpływ pozostałych parametrów jest znacznie mniejszy lub pomijalny), -rozkład zawartości CO wewnątrz kanału w największym stopniu uzależniony jest od składu chemicznego gazów na wlocie (wpływ pozostałych parametrów jest znacznie mniejszy lub pomijalny).

EN

This article includes basic information about working of electric arc furnace (EAF) and modern research method - Computational Fluid Dynamics (CFD) - used among other things in metallurgy fields. Paper also contains few samples how CFD helped to solve and analyse problems strictly combined with work of EAF. Example computer model of off-gas duct was defined for this article. Based on this model series of numerical simulations were conducted. These calculations aim at solve problem of fumes flow inside of cooling duct taking into account CO combustion process. Results of described above CFD simulations and their brief analysis were included into this article.

Słowa kluczowe

PL

układ odciągu gazów; piec łukowy; oprogramowanie CFD; stopień schłodzenia strugi gazów; rozkład prędkości gazów; rozkład temperatury gazów; rozład wartości CO; kanał odciągowy

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 5, Nr 3
• Strony: 61--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Karbowniczek M.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

autor

Kawałkowski M.

Bibliografia

• Chan, E., Riley, M., Thomson, M.J., Evenson, E.J., 2004, Nitrogen oxides (NOx) formation and control in an electric arc furnace (EAF): analysis with measurements and computational fluid dynamics (CFD) modeling, ISIJ International, 44,429-438.
• Guo, D., Irons, D., 2003, Modeling of radiation intensity in an EAF, 3rd Ini. Conf on CFD in the Minerals and Process Industries CSIRO, Melbourne, 223-228.
• Fluent 6.1 User's Guide http://www.cyfronet.krakow.pl/uslugi_obliczeniowe/?affluenthttp://www. airproducts. co. uk/m eta Is/productio njnelti ngCa- sting.htm
• Incropera, F., Dewitt, D., 2002, Fundamentals of Heat and Mass Transfer - 5th edition, R.R. Donnelley and Sons Company, USA.
• Irons, G., 1999, Developments in Modeling of gas injection and slag foaming, 2nd Int. Conf on CFD in the Minerals and Process Industries CSIRO, Melbourne, 5-13.
• Kickinger, R., Brummayer, M., Lehner, J., Atschreiter, F., Gittler, P., Noska, L., 2001, VAI-Vent: Steel shop ventilation system, Steel World (UK), 2, 30-34.
• Kirschen, M., Velikorodov, V., Pfeifer, H., Wahlers, F.-J., 2004, Modeling and optimization of EAF dedusting system, 2nd Int. Conf and Exhibition on New Developments in Metallurgical Process Technology, Riva del Garda, 1-9.
• Kreith, F., Bohn, M., 2000, Principles of Heat Transfer - 6th Edition, Thomson Learning, USA.
• Ikf B., 2000, Fluid Flow and Mixing Process in a Bottom Stirring Electrical Are Furnace with Multi-plug, ISIJ International, 40,863-869.
• Li, J., Fruehan R.J., 2003, CFD calculation of post combustion in EAF, Metall. Mater. Trans. B, 34B, 333-343.
• Tang X., Kirchen, M., Abel, M., Pfeifer, H., 2003, Modeling post combustion of EAF off-gasses using CFD, Steel Research, 74,201-210.
• Thomson, M., Evenson, E., Kempe, M., Goodfellow, H., 2000, Control of greenhouse gas emissions from electric are furnace steelmaking: evaluation methodology with case studies, Ironmaking and Steelmaking, 27, 88-92.
• Urson, H., Lightstone, M., Thompson, M., 2001, Numerical study of jets in reacting crossflow, Numerical Heat Transfer. Part A., 40, 689-714.
• Chan, E., Riley, M., Thomson, M.J., Evenson, E.J., 2004, Nitrogen oxides (NOx) formation and control in an electric arc furnace (EAF): analysis with measurements and computational fluid dynamics (CFD) modeling, ISIJInternational, 44,429-438.
• Guo, D., Irons, D., 2003, Modeling of radiation intensity in an EAF, 3rd Ini. Conf on CFD in the Minerals and Process Industries CSIRO, Melbourne, 223-228.
• Fluent 6.1 User's Guide http://www.cyfronet.krakow.pl/uslugi_obliczeniowe/?affluenthttp://www. airproducts.co.uk/m eta Is/productio njnelti ngCasting.htm
• Incropera, F., Dewitt, D., 2002, Fundamentals of Heat and Mass Transfer - 5th edition, R.R. Donnelley and Sons Company, USA.
• Irons, G., 1999, Developments in Modeling of gas injection and slag foaming, 2nd Int. Conf on CFD in the Minerals and Process Industries CSIRO, Melbourne, 5-13.
• Kickinger, R., Brummayer, M., Lehner, J., Atschreiter, F., Gittler, P., Noska, L., 2001, VAI-Vent: Steel shop ventilation system, Steel World (UK), 2, 30-34.
• Kirschen, M., Velikorodov, V., Pfeifer, H., Wahlers, F.-J., 2004, Modeling and optimization of EAF dedusting system, 2nd Int. Conf and Exhibition on New Developments in Metallurgical Process Technology, Riva del Garda, 1-9.
• Kreith, F., Bohn, M., 2000, Principles of Heat Transfer - 6th Edition, Thomson Learning, USA.
• Ikf B., 2000, Fluid Flow and Mixing Process in a Bottom Stirring Electrical Arc Furnace with Multi-plug, ISIJ International, 40,863-869.
• Li, J., Fruehan R.J., 2003, CFD calculation of post combustion in EAF, Metali Mater. Trans. B, 34B, 333-343.
• Tang X., Kirchen, M., Abel, M., Pfeifer, H., 2003, Modeling post combustion of EAF off-gasses using CFD, Steel Research, 74,201-210.
• Thomson, M., Evenson, E., Kempe, M., Goodfellow, H., 2000, Control of greenhouse gas emissions from electric are furnace steelmaking: evaluation methodology with case studies, Ironmaking and Steelmaking, 27, 88-92.
• Urson, H., Lightstone, M., Thompson, M., 2001, Numerical study of jets in reacting crossflow, Numerical Heat Transfer. Part A., 40, 689-714.