全氧燃燒玻璃熔窯火焰空間結構優(yōu)化的數(shù)值模擬.pdf

1、玻璃熔窯是玻璃生產(chǎn)過程中的重要熱工設備。長期以來，我國玻璃熔窯火焰空間內(nèi)燃料的燃燒采用的是傳統(tǒng)的空氣助燃。玻璃熔窯全氧燃燒技術是在玻璃熔制過程中利用純氧代替空氣與燃料進行燃燒，這樣可避免空氣中大量氮氣的引入，在加快燃燒速度，使燃料充分完全燃燒的同時，減少煙氣排放和NOx生成，實現(xiàn)節(jié)能減排。 本研究對一日產(chǎn)量200噸玻璃的全氧燃燒單元窯的火焰空間進行設計計算，建立玻璃熔窯火焰空間的三維幾何模型，借助商業(yè)CFD軟件FLUENT對玻璃

2、熔窯火焰空間進行數(shù)值模擬。在模擬計算時，采用的數(shù)學模型有：標準的k—ε模型（近壁面的流動采用標準壁面函數(shù)進行簡化），簡化的PDF快速反應模型，離散坐標模型（灰氣體的吸收系數(shù)選用基于計算單元特征尺寸的WSGGM來計算）?？刂品匠滩捎糜邢摅w積法進行離散，壓力和速度的耦合采用SIMPLE算法求解。采用三對角矩陣算法（TDMA）進行逐面迭代求解，在求解過程中采用低松弛求解策略。在全氧燃燒條件下，分別從碹頂高度、煙道位置、燃燒器安裝高度和排布方式

3、等角度進行模擬研究和優(yōu)化分析。主要結論如下： （1）適當升高碹頂高度對保護碹頂和提高玻璃配合料熔化率有利，但不能起到降低堿蒸汽揮發(fā)率的作用。 （2）煙道設置在熔窯后部時，窯內(nèi)碹頂附近的氣流相對較平緩，火焰覆蓋面增大，窯內(nèi)平均溫度提高且更加均勻，有利于玻璃配合料的熔化。 （3）隨著燃燒器安裝高度的增加，玻璃液面的溫度分布更加均勻。燃燒器安裝在0.3m高度時，氣流有沖刷玻璃液面的傾向，碹頂出現(xiàn)局部高溫區(qū)。燃燒器安裝在

4、0.4m和0.5m高度時，火焰空間的平均溫度較高，玻璃液面附近的氣流速度較小，對玻璃液面的擾動也較小，堿蒸汽的揮發(fā)率較低，也能更好地避免碹頂?shù)母邷責龘p。因此，燃燒器的合理安裝高度應該在0.4m—0.5m之間。 （4）燃燒器排布7對燃燒器時，氣流對煙道上部位置的碹頂沖刷嚴重，碹頂附近的堿蒸汽的濃度較大，對碹頂?shù)那治g更嚴重。5對燃燒器時，情況較好?；鹧娓邷馗采w面大，玻璃液面附近氣流的速度小，有利于玻璃液的熔化和澄清，但碹頂高溫區(qū)較大