Оптимизация схемы расположения газокислородных горелок в дуговой сталеплавильной печи на базе экспресс-CFD-моделирования

Abstract

Выполнено параметрическое CFD-исследование восьми конфигураций стеновых газокислородных горелочных устройств (ГГУ) дуговой сталеплавильной печи емкостью 120 т в Ansys Discovery Live (GPU-ускоренный Lattice-Boltzmann-решатель). Варьировались угол наклона оси горелки α (10–45°) и положение ГГУ. Оптимальная конфигурация (α = 28°, смещение в «темные секторы») обеспечивает долю тепловой мощности, переданной шихте, ηq = 61 %, площадь зоны переокисления   O2 S = 0,02 м², коэффициент неравномерности температурного поля KT = 1,28. По сравнению с нерациональными схемами прогнозируется снижение угара металлошихты на 12–15 % и уменьшение удельного расхода электроэнергии на 25–30 кВт · ч/т. Применение экспресс-CFD обеспечивает ускорение итерационного цикла проектирования до 20 раз относительно классического CFD.