立式炉排炉焚烧数值模拟

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weiwen1982
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随着中国经济社会的发展,人民的生活水平和消费水平持续提高,由此所产生的生活垃圾量越来越不容小觑。目前,焚烧处理生活垃圾已成为垃圾减量最有效的方式,由于直接实验成本高、不确定性因素过多等原因,垃圾焚烧炉的模拟研究越来越受到重视。本文在前期垃圾分类和热解燃烧的基础上,通过数值模拟方法研究某研究院的立式炉排炉焚烧一燃室和焚烧二燃室,并与中试结果进行对照,旨在为某研究院立式炉排炉一燃室和二燃室放大实验提供依据,为立式炉排炉燃烧室参数和结构优化提供研究方向。本研究对于化工,锅炉,能源等行业的热解气化燃烧过程具有指导性意义。基于焚烧一燃室实际热解气化燃烧过程,利用Aspen Plus软件建立焚烧一燃室气固热解气化燃烧模型,再将模拟结果与工况结果进行对比,验证了模型的正确性。通过研究气化温度和过量空气系数对混合废物热解气化特性的影响,最终模拟结果显示:当气化温度为800℃,过量空气系数为0.5时,一燃室热解气化燃烧气化效率最高,有害气体生成最少。基于焚烧二燃室燃油与烟气燃烧过程,对燃油喷嘴结构优化和对燃油操作条件简化后,通过Fluent模拟二燃室气液反应过程,将模拟结果与工况结果进行对比,验证了模型的正确性。本文研究了过量空气系数对二燃室温度场分布,烟气燃油停留时间和最终气体组成的影响,模拟结果显示:过量空气系数为1.2时,温度场分布较为均匀,符合国际燃烧标准,二燃室具有良好的燃烧状态。本文对二燃室烟气进口设置两种结构,分别为圆形烟气入口和矩形烟气入口,得到结论:圆形烟气入口的烟气与O2混合更加均匀,烟气燃烧更加充分。而矩形入口的结构使得燃油与O2混合更加均匀,燃油燃烧更加充分。本文对二燃室烟气和二次风进口设置三种结构,分别为模型1(原结构沿着炉膛上升100mm),模型2(原结构),模型3(原结构沿着炉膛下降100 mm),得出结论:模型3烟气入口靠向燃烧桶下端,烟气与燃油的接触时间变短,不利于燃烧的进行。由于模型1进口在炉膛中高度高于模型2,导致模型1湍动程度更高,而模型1的轴向速度低于模型2,因此可得模型1的流体在炉膛停留时间更长,燃烧效果更好。
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