燃油鍋爐改燒可燃氣爐內(nèi)過程數(shù)值模擬.pdf

1、隨著國際社會對環(huán)境問題的日益關(guān)注以及我國為建設(shè)國際環(huán)保型城市和走可持續(xù)發(fā)展道路的需要，國家已放寬城市工業(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)模的擴大，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工藝可燃副氣越來越多，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，實際改造和運行中，由于缺乏相應經(jīng)驗及理論指導，常常導致鍋爐燃燒不良，

2、效率低下，甚至發(fā)生爆管等事故。因此，可燃氣體在燃油、燃煤鍋爐中的燃燒狀況有待研究。然而受實際條件的限制，很難通過實驗測試數(shù)據(jù)，而數(shù)值模擬的研究方法在這一方面顯示了強大的功能。 本文即利用商業(yè)軟件FLUENT，對燃油鍋爐改可燃氣后，爐內(nèi)流動和燃燒過程進行數(shù)值模擬計算。氣相湍流流動采用Realizablek-ε模型模擬，氣相湍流燃燒采用平衡混合分數(shù)/PDF模型模擬，輻射換熱采用P1模型模擬。在直角坐標系下的非均勻交錯網(wǎng)格系統(tǒng)中采用有

3、限體積法來離散微分方程，對控制方程的求解采用SIMPLCE算法。計算給出了爐內(nèi)溫度場、速度場及壁面熱流密度分布的數(shù)值預報。同時，探討了爐內(nèi)配風(旋流數(shù)和旋向)、過量空氣系數(shù)、燃燒器結(jié)構(gòu)改變及低負荷工況時爐內(nèi)燃燒狀況，并給出了相應的優(yōu)化運行控制參數(shù)。 本文的研究表明，利用FLUENT軟件，采用合適的數(shù)學模型和計算方法，得到爐膛內(nèi)速度場、溫度場和熱流密度分布特性符合實際燃燒情況，進行爐內(nèi)燃燒過程的數(shù)值模擬是可行的，且模擬結(jié)果很好地反

4、映了實際運行工況中存在的問題。二次風旋流強度的變化對爐內(nèi)燃燒影響較大，旋流數(shù)過小時(S＜0.8)，火焰將沖刷后墻；旋流數(shù)過大時(S≥1.3)，火焰發(fā)散，沖刷側(cè)墻和底墻。運行中旋流數(shù)應控制在1.0～1.2之間。下排兩燃燒器二次風旋向相同時，火焰會發(fā)生偏斜；旋向相反時，火焰向中心靠攏。過量空氣系數(shù)影響火焰長度及壁面平均熱流。與現(xiàn)有的孔型燃燒器相比，采用環(huán)型燃燒器可使爐內(nèi)換熱增強，出口溫度降低。低負荷運行時，爐內(nèi)溫度場、壁面熱流均下降，尤其是