燃油鍋爐改燒可燃?xì)鉅t內(nèi)過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)注以及我國(guó)為建設(shè)國(guó)際環(huán)保型城市和走可持續(xù)發(fā)展道路的需要，國(guó)家已放寬城市工業(yè)鍋爐和生活鍋爐燃用油品的限制，并提倡使用天然氣，以取代分布廣、能耗高、污染嚴(yán)重的燃煤鍋爐。另一方面，隨著石化行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工藝可燃副氣越來(lái)越多，將其引入現(xiàn)有的燃油、燃煤鍋爐中燃燒，已取得了良好的節(jié)能和環(huán)保效益。然而氣體燃料的燃燒特性與油、煤不同，實(shí)際改造和運(yùn)行中，由于缺乏相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)及理論指導(dǎo)，常常導(dǎo)致鍋爐燃燒不良，

2、效率低下，甚至發(fā)生爆管等事故。因此，可燃?xì)怏w在燃油、燃煤鍋爐中的燃燒狀況有待研究。然而受實(shí)際條件的限制，很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，而數(shù)值模擬的研究方法在這一方面顯示了強(qiáng)大的功能。 本文即利用商業(yè)軟件FLUENT，對(duì)燃油鍋爐改可燃?xì)夂?，爐內(nèi)流動(dòng)和燃燒過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。氣相湍流流動(dòng)采用Realizablek-ε模型模擬，氣相湍流燃燒采用平衡混合分?jǐn)?shù)/PDF模型模擬，輻射換熱采用P1模型模擬。在直角坐標(biāo)系下的非均勻交錯(cuò)網(wǎng)格系統(tǒng)中采用有

3、限體積法來(lái)離散微分方程，對(duì)控制方程的求解采用SIMPLCE算法。計(jì)算給出了爐內(nèi)溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)及壁面熱流密度分布的數(shù)值預(yù)報(bào)。同時(shí)，探討了爐內(nèi)配風(fēng)(旋流數(shù)和旋向)、過(guò)量空氣系數(shù)、燃燒器結(jié)構(gòu)改變及低負(fù)荷工況時(shí)爐內(nèi)燃燒狀況，并給出了相應(yīng)的優(yōu)化運(yùn)行控制參數(shù)。 本文的研究表明，利用FLUENT軟件，采用合適的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，得到爐膛內(nèi)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和熱流密度分布特性符合實(shí)際燃燒情況，進(jìn)行爐內(nèi)燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬是可行的，且模擬結(jié)果很好地反

4、映了實(shí)際運(yùn)行工況中存在的問(wèn)題。二次風(fēng)旋流強(qiáng)度的變化對(duì)爐內(nèi)燃燒影響較大，旋流數(shù)過(guò)小時(shí)(S＜0.8)，火焰將沖刷后墻；旋流數(shù)過(guò)大時(shí)(S≥1.3)，火焰發(fā)散，沖刷側(cè)墻和底墻。運(yùn)行中旋流數(shù)應(yīng)控制在1.0～1.2之間。下排兩燃燒器二次風(fēng)旋向相同時(shí)，火焰會(huì)發(fā)生偏斜；旋向相反時(shí)，火焰向中心靠攏。過(guò)量空氣系數(shù)影響火焰長(zhǎng)度及壁面平均熱流。與現(xiàn)有的孔型燃燒器相比，采用環(huán)型燃燒器可使?fàn)t內(nèi)換熱增強(qiáng)，出口溫度降低。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)溫度場(chǎng)、壁面熱流均下降，尤其是