天然氣是一種清潔能源，具有熱值高、燃燒穩(wěn)定、設備簡易、便于控制以及污染小等優(yōu)點。

蓄熱式燃燒技術(shù)具有節(jié)約燃料、提高熱利用率、降低NOx排放量，減小設備尺寸等優(yōu)點。

而我國鍛造加熱爐普遍存在著能源消耗高、環(huán)境污染嚴重等問題。

因此，本文對天然氣在高溫蓄熱式燃燒技術(shù)應用時進行了數(shù)值模擬，并分析了影響爐膛內(nèi)氣流流動和溫度分布的因素。

主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
1．建立了天然氣蓄熱式鍛造加熱爐三維火焰空間的數(shù)學模型，模擬了爐膛內(nèi)的溫度、流速、濃度分布情況。

2．針對不同的射流的相對速度、預熱溫度和夾角進行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明：

天然氣射流和空氣射流的相對速度越小，加熱爐內(nèi)的高溫區(qū)域越大，并且爐膛內(nèi)的平均溫度愈高，爐內(nèi)的溫度均勻性愈好；當空氣的預熱溫度不變時，僅提高天然氣的預熱溫度，爐內(nèi)的最高溫度和平均溫度還會隨之提高；當天然氣和空氣的預熱溫度都不變時，改變天然氣和空氣射流間的夾角，同樣會改變爐膛內(nèi)的溫度分布情況，爐內(nèi)的最高溫度和出口處的平均溫度幾乎呈線性降低，爐內(nèi)平均溫度成二次曲線變化先增大后減小，并且爐膛內(nèi)的高溫區(qū)越靠近噴口處。

3.同時還對不同的燒嘴噴口間距和安裝高度進行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明：

當射流的其它參數(shù)一定時，增大噴口間距，天然氣和空氣更容易擴散到整個爐膛進行燃燒，相應地爐膛內(nèi)的溫度也越均勻，但是若間距太大，射流偏轉(zhuǎn)更大，在爐內(nèi)形成更大的漩渦，使流速分布不均勻，致使平均溫度降低；在燒嘴噴口間距，空氣、天然氣射流流速、噴射方向和溫度不變的前提下，改變燒嘴的安裝高度，對加熱爐爐膛的最高溫度，平均溫度以及煙氣組分的濃度影響不大，但是對加熱鋼坯表面的溫度分布影響很大..……