煤粉燃燒空氣動力學特性與燃燒過程的數(shù)值模擬及其應用.pdf

1、煤粉燃燒空氣動力學特性對煤粉的著火、燃盡，以及燃燒過程中污染物的生成起著極重要的作用。本文采用數(shù)值模擬的辦法，從分析空氣動力學特性的角度出發(fā)，分別對旋流煤粉燃燒及其NOx生成和高爐風口及回旋區(qū)內(nèi)的煤粉燃燒過程進行了研究，深入分析了旋流煤粉燃燒器中NOx生成與氣體流動、氣固混合之間的內(nèi)在聯(lián)系，并對高爐噴煤燃燒中各種結(jié)構(gòu)、運行參數(shù)對燃燒過程的影響進行了研究。 研究得到了煤粉顆粒大小與煤粉在中心回流區(qū)內(nèi)的停留時間以及回流區(qū)的有效作用時

2、間之間的內(nèi)在關系。通過對不同旋流數(shù)下沿煤粉顆粒運行軌跡上氧濃度變化的研究，定量分析了旋流煤粉燃燒器煤粉燃燒過程中不同顆粒大小在不同旋流數(shù)下的燃燒特性及對NOx排放的影響。 針對目前碳粒燃燒數(shù)值模擬中固/氣兩相的能量分配未考慮碳粒邊界層內(nèi)燃燒過程的影響，本文研究了考慮了CO在邊界層內(nèi)燃燒的能量分配系數(shù)。并對能量分配系數(shù)與燃料特性參數(shù)及碳粒直徑的相互影響進行進一步的分析與研究，提高了對碳粒燃燒數(shù)值模擬的準確性。 鑒于離散傳播

3、法(DTM)輻射計算方法的優(yōu)越性及實際應用中缺乏柱坐標下的具體表達，通過將柱坐標轉(zhuǎn)換為直角坐標，建立發(fā)射點輻射射線方程及輻射控制單元體各表面的方程，簡便地計算出圓柱腔體任意發(fā)射點位置上各立體角內(nèi)的輻射射線與各輻射單元體的交點及交點與發(fā)射點的距離。采用將射線交點按到發(fā)射點距離排序，避免了迭代過程中重復運行問題，大大減少了計算時間。應用該方法可以簡便地將DTM輻射計算方法應用于圓柱腔體內(nèi)的輻射傳熱計算。 采用雙流體模型建立了煤粉在風

4、口內(nèi)的燃燒模型，系統(tǒng)考察了煤粉燃燒特性、噴槍噴射角及顆粒直徑等對氣體流場分布以及風口內(nèi)燃燒特性的影響規(guī)律；并對不同特性參數(shù)下在風口內(nèi)煤粉揮發(fā)分析出率和燃盡率進行了研究。 運用數(shù)學模擬研究了不同的風口直徑下煤粉在風口及回旋區(qū)內(nèi)的燃燒特性、煤粉揮發(fā)分析出過程以及回旋區(qū)內(nèi)氣體的溫度分布和煤粉的燃盡率。為實際過程中高爐噴煤系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供參考。 煤噴槍在高爐噴煤中起著重要作用。本文采用數(shù)值模擬手段研究了回旋區(qū)前噴吹系統(tǒng)內(nèi)的傳熱