过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (6): 565-578.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224325
黄正超1, 金焱1*, 秦建涛2, 蔡国庆2, 凌宏志1, 刘子钰1, 林鹏1
Zhengchao HUANG1, Yan JIN1*, Jiantao QIN2, Guoqing CAI2, Hongzhi LING1, Ziyu LIU1, Peng LIN1
摘要: 氢基竖炉作为氢冶金技术设备具有巨大减排潜力,针对氢基竖炉固体域的温度场分布及热应力产生的问题,本研究以某钢厂氢基竖炉为研究对象,根据稳态热、静态结构理论建立热-力耦合模型,模拟了不同炉膛及环境温度条件下,氢基竖炉内部的热量传递及热应力产生过程,考察了内、外温度对于竖炉内部温度及热应力的影响。结果表明,炉壳及耐火材料1的最大应力分别能达到6150和881 MPa,且内、外部温度对于竖炉内部热环境稳定及炉身结构稳定都具有重要影响,其中炉膛温度提升会显著提高耐火材料间的温度梯度,并增大其热应力峰值,炉膛温度为800~900℃时,最大应力增幅达93 MPa,形变量增幅达3.34 mm;外部温度的提升能减小内外温度梯度,从而降低内部耐火材料的热应力和形变量,并减小炉壳内侧应力。本研究采取特定部位建立路径的方法直观地展示了不同温度条件下的温度场、应力场分布,为优化氢基竖炉的炉身材料堆砌方式和结构设计提供了参考。