增氧梯度助燃玻璃熔窑仿真826.pptx

增氧梯度助燃玻璃熔窑仿真模拟研究报告陕西科技大学?二O一五年八月1 国内外研究现状和本课题的研究概况 近年来，国内外对玻璃熔窑火焰空间的仿真模拟研究主要集中在全氧燃烧、富氧燃烧和梯度增氧上，尤其是在燃天然气窑炉的应用，这是在由于模拟过程中气-气混合模拟计算相对易于操作，对于计算和模拟的难度要求较低。沈锦林、王凯等对燃油纯氧助燃单元玻璃熔窑的火焰空间进行了三维仿真模拟，研究了纯氧助燃对单元玻璃熔窑火焰空间温度场和速度场的影响。增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟1 国内外研究现状和本课题的研究概况如沈锦林、王凯等对燃油纯氧助燃单元玻璃熔窑的火焰空间进行了三维仿真模拟，研究了纯氧助燃对单元玻璃熔窑火焰空间温度场和速度场的影响。陈代挺建立了一个新的全氧燃烧玻璃熔窑燃烧空间的三维数值模型，模型包括气相流动模型，雾化油滴燃烧的轨道模型和辐射传热模型。增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟1 国内外研究现状和本课题的研究概况 目前玻璃熔窑燃烧部分出于降低成本的考虑，主要采用石油焦粉和重油作为燃料，在氧气助燃，或者梯度增氧的情况下的玻璃熔窑仿真模拟研究十分匮乏，原因是重油，石油焦粉等液体，固体作为介质在数值模拟中操作难度大，涉及到复杂的物理问题，例如颗粒破碎，喷射，气固两相流等等课题。增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟1 国内外研究现状和本课题的研究概况本课题主要研究内容为：（1）针对日产600吨浮法玻璃熔窑火焰空间，采用增氧梯度助燃方式燃烧（以下简化为有氧枪）时，研究与真实情况基本相符的固-气两相流燃烧，课题涉及到固体挥发，颗粒燃烧，喷射等众多燃烧方向的课题，并给出玻璃熔窑火焰空间温度场，速度场等仿真模拟结果。同时在熔窑结构确定的条件下，研究在无增氧梯度助燃（以下简化为无氧枪）和采用改进的优化增氧梯度助燃氧枪（以下简化为优化氧枪）时熔窑火焰空间温度场和速度场的变化，寻求最佳方案。增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟1 国内外研究现状和本课题的研究概况（2）通过模拟熔窑采用有氧枪、无氧枪和优化氧枪三种方案时烟气中NOx含量分布，寻求NOx空间分布规律。（3）研究熔窑采用有氧枪、无氧枪和优化氧枪三种方案时通过玻璃液面表面的热通量情况，寻求较优火焰燃烧方案。增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法2.1技术路线增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法具体研究步骤包括：模型的建立和简化（只考虑火焰空间部分）；结构性网格的划分；燃烧模型的建立，利用prepdf建立天然气燃烧模型，并鉴于天然气的燃烧特点，对燃烧模型进行独特的处理；对玻璃液面的处理，采取UDF函数调用FLUENT宏的方式，控制相关固-气计算以及固体挥发等。对整个模型进行计算，给出温度场和速度场，并计算烟气中NOx含量和热通量，做出相应的结论与改进意见。增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法本课题研究的玻璃熔窑参考宁波康力玻璃有限公司数据（包含0#氧枪，以及其它的氧气喷枪）生产优质浮法平板玻璃，日产600t，燃料为石油焦粉，利用先进的增氧梯度助燃技术，燃烧效率较高。熔化部长度为27.65m，宽度为11.5m，胸墙高度为1.3m，碹升高为1.621m, 熔化面积为279.5m2，共有7对小炉，火焰每隔30分钟换向一次。增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法实际熔窑平面尺寸以及小炉位置增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法碹顶结构示意图增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法熔窑换向时0#氧枪火焰现场照片熔窑火焰现场图片增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法模拟熔窑3D图（小炉位置、数量及排布）增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法三维几何模型图增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法小炉进口助燃空气、石油焦粉、氧气模型详图增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法模型整体网格划分图增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法前后脸墙以及碹顶局部网格图增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法胸墙以及小炉局部网格图增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟2 研究内容和计算方法计算方法（1）采用Eddy Break Up（涡团破碎模型）模型，直接模拟石油焦粉实际燃烧的形态，采用不同颗粒模型进行模拟计算。（2）多步燃烧反应模型，多步燃烧反应计算，得到火焰分布更加接近真实值，而且烟气分布也更加合理，但是计算难度比较大。（3）湍流模型，燃烧气体的湍流模型是利用Shih提出的k-ε模型来模拟的。（4）辐射模型采用P1模型。3 模拟研究结果及分析熔窑3D图中第5对小炉口截面分布温度云图第5对小炉口氧气喷口横截面温度分布云图增氧梯度助燃玻璃熔窑的仿真模拟玻璃液面上方0.1m水平截面温度分布云图对