富氧燃燒輥道窯火焰空間的數(shù)值模擬研究.pdf

1、我國的陶瓷產(chǎn)量位居世界首位，但與西方發(fā)達(dá)國家相比，存在著能耗高、能源利用率低、污染嚴(yán)重等問題，阻礙了我國陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。針對此現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)陶瓷生產(chǎn)過程的節(jié)能減排已迫在眉睫。富氧燃燒技術(shù)被認(rèn)為是一種比較容易實(shí)現(xiàn)的節(jié)能技術(shù)，它可以加快燃燒、促進(jìn)燃料燃燒完全、提高火焰溫度、減少排煙量，節(jié)約能源等。目前富氧燃燒技術(shù)在很多領(lǐng)域如玻璃、冶金等行業(yè)得到了成功應(yīng)用，但在我國陶瓷生產(chǎn)上的使用尚未成熟，還需進(jìn)一步探索與研究。
　　本文以兩條日用陶

2、瓷輥道窯為研究對象，分別建立其火焰空間的三維幾何模型并進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分，采用計(jì)算流體力學(xué)分析軟件Fluent對輥道窯內(nèi)的火焰空間進(jìn)行數(shù)值模擬。選用Realizable k-ε湍流模型，渦耗散模型，DO輻射模型，灰氣體加權(quán)平均模型（WSGGM）和NOx污染物模型來模擬計(jì)算。根據(jù)Fluent模擬計(jì)算結(jié)果，研究與分析日用陶瓷輥道窯內(nèi)的富氧燃燒特性，為窯爐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和富氧燃燒技術(shù)的推廣提供依據(jù)。分析結(jié)果表明：
　　富氧燃燒可以提高輥道窯

3、內(nèi)天然氣的燃燒溫度，但火焰的長度變短，并向燒嘴出口處收縮，導(dǎo)致火焰覆蓋面積變小，這就需要根據(jù)富氧濃度的大小調(diào)整燒嘴的直徑，以改善窯內(nèi)氣流分布，從而形成有效的氣流循環(huán)。
　　煙氣中CO2和H2O三原子分子的體積濃度隨富氧濃度的增大而增大，這不僅加強(qiáng)了窯內(nèi)的熱輻射，提高熱量利用率，而且降低了無輻射能力的N2所帶走的熱量。此外，窯內(nèi)NOx的生產(chǎn)量隨富氧濃度增加而迅速增加，且熱力型NOx是其主要的生成類型。
　　根據(jù)富氧濃度的大小優(yōu)

4、化燒嘴口徑后，天然氣燃燒的火焰剛性得到了改善。進(jìn)一步對溫度場分布情況分析發(fā)現(xiàn)，窯內(nèi)燒成帶平均溫度先升高后降低，而橫斷面的溫度均勻性逐漸變差。這可能是由于煙氣量的急劇減少，降低了窯內(nèi)氣流之間的攪動(dòng)。綜合考慮可得，適合2＃輥道窯的最佳富氧濃度為27％，相對應(yīng)最佳燒嘴口徑為45mm。
　　在最佳富氧濃度27％的情況下，對預(yù)熱帶與燒成帶交界處擋板與擋墻之間高度進(jìn)行調(diào)整，研究結(jié)果表明當(dāng)擋板與擋墻之間高度下降100mm后，窯內(nèi)氣流之間的擾動(dòng)增