堿回收鍋爐黑液霧化冷態(tài)數(shù)值模擬研究.pdf

1、堿回收鍋爐中黑液霧化效果決定了其燃燒狀況。黑液的霧化效果較好時(shí)，液滴在爐膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程中得到適當(dāng)干燥，并在爐膛底部形成一定形狀的焦床，使燃燒維持在良好狀態(tài)。然而，如果此時(shí)的霧化液滴太小，又會(huì)過早進(jìn)入熔融狀態(tài)，不能形成良好狀態(tài)的焦床，而且會(huì)伴有大量機(jī)械攜帶，此時(shí)黑灰易在水冷壁、水冷屏等處積累形成堿塊，若在吹灰時(shí)掉下，便會(huì)破壞焦床。若霧化質(zhì)量較差，大尺寸液滴在運(yùn)動(dòng)過程中干燥程度不佳，又會(huì)堵塞噴口。因此，鑒于黑液的特殊性質(zhì)，有必要通過數(shù)值模擬

2、研究堿回收鍋爐內(nèi)黑液的霧化效果，以便于堿回收鍋爐及黑液噴槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，從而降低生產(chǎn)成本，提高鍋爐的運(yùn)行效率。
　　本文首先采用控制體積分?jǐn)?shù)方法的多相流模型（VOF模型）對壓力—旋流霧化噴嘴進(jìn)行了數(shù)值模擬研究：驗(yàn)證了黑液的層流假設(shè)，發(fā)現(xiàn)黑液粘度及表面張力與霧化液滴粒徑成正比，而黑液密度與霧化液滴粒徑成反比；通過研究噴嘴不同的初始化方法、進(jìn)口壓力及結(jié)構(gòu)尺寸對黑液霧化特性的影響，總結(jié)出五種較優(yōu)的噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸搭配方案，并結(jié)合工況要求，

3、獲得了其工作壓力與霧化特性參數(shù)；確定了黑液顆粒的最終穩(wěn)定速度約在3.5m/s左右。
　　其次，利用湍流模型模擬得到堿回收鍋爐的穩(wěn)態(tài)空氣流場，發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)射流在四個(gè)墻角處發(fā)生撞擊，造成能量損失，不利于加強(qiáng)混合；二次風(fēng)兩側(cè)的射流偏向了側(cè)墻，有可能形成結(jié)渣，加速腐蝕等影響；三次風(fēng)的高速射流能夠有效地沖散爐膛中心的高速上升氣流，有效地抑制了機(jī)械攜帶。但是總體來說，該堿回收鍋爐的配風(fēng)還是很合理的。
　　最后，使用離散相cone噴霧模型，

4、擬合五種優(yōu)化搭配噴嘴的霧化特性參數(shù)，通過耦合計(jì)算，將黑液液滴與堿回收鍋爐的穩(wěn)態(tài)空氣流場結(jié)合，并且考慮了液滴運(yùn)動(dòng)過程中的破碎、碰撞與合并，得到堿回收鍋爐的冷態(tài)流場，進(jìn)一步分析了堿回收鍋爐的壓力場、湍動(dòng)能分布及顆粒分布。研究發(fā)現(xiàn)：前墻及右墻壁面存在結(jié)渣隱患；使用開口尺寸為16mm，旋流片孔徑為11mm的噴嘴（16-11噴嘴）時(shí)，爐膛內(nèi)黑液的霧化效果好于開口尺寸為8mm，旋流片孔徑為8.5mm的噴嘴（8-8.5噴嘴）；噴嘴的霧化錐角及初始液滴