大型燃氣乙烯裂解爐燃燒過程的模擬研究.pdf

1、煉油工業(yè)是我國重要的加工工業(yè)。工業(yè)鍋爐是對煉油生產(chǎn)原料進行加熱的大型生產(chǎn)設(shè)施,它是能源生成工業(yè)原料生成和消耗的關(guān)鍵設(shè)備,又因為其量大面積廣,涉及生產(chǎn)領(lǐng)域多,在發(fā)展經(jīng)濟和創(chuàng)造良好人居環(huán)境尤顯重要。傳統(tǒng)工業(yè)鍋爐能源利用率低,且產(chǎn)生氮氧化物等有害污染廢氣嚴重制約我國工業(yè)高效健康發(fā)展。因此,深入研究鍋爐內(nèi)部燃燒、物質(zhì)與能量傳遞并且采取有效措施來降低氮氧化物,提高能源利用率,具有十分重要的意義。
　　 實驗研究需要搭建實驗裝置成本高,難度

2、大,而工程實驗周期長且缺乏理論支持。研究爐膛燃燒問題。利用計算流體軟件可以研究爐內(nèi)流動燃燒能量傳遞和排放物生成。采用CFD計算流體軟件和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)軟件進行燃燒模擬。從組織進氣,分析燃燒放熱、化學(xué)燃燒率、分析溫度場以及氮氧化物產(chǎn)生詳細機理分析多角度著手解決問題。
　　 本文建立燃氣乙烯裂解爐爐膛模型利用FLUENT前處理器GAMBIT進行網(wǎng)格處理,然后導(dǎo)入FLUENT,按照裂解爐實際運行工況算爐內(nèi)溫度場、速度場、主要反應(yīng)物的濃

3、度分布及氮氧化物生成情況及分布。通過本文計算的溫度場和主要組分濃度分布和文獻相對應(yīng)的計算結(jié)果分析對比基本吻合。開展了爐膛內(nèi)部燃燒和煙氣流通分布及氮氧化物組分濃度的分析研究。
　　 在建立的燃燒模型引用內(nèi)燃機清潔燃燒概念技術(shù),即富氧燃燒和廢氣再循環(huán)(EGR),計算不同富氧進氣率對燃料氣體放熱量的影響和不同的EGR率下的溫度場和氮氧化物的濃度分布及主要組分濃度。模擬結(jié)果表明煙氣再循環(huán)是可以有效降低氮氧化物排放的,但是會使得燃料燃燒溫

4、度以及燃料燃盡率降低,而富氧燃燒可以提高爐內(nèi)燃料的燃燒放熱量,但是會增加氮氧化物使得鍋爐排放惡化,造成煙氣出口氮氧化物增多。本文采用化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)軟件CHEMKIN的詳細化學(xué)反應(yīng)機理模型單獨分析不同富氧進氣率下的燃燒放熱量。使用計算流體軟件分析不同的氧氣質(zhì)量分數(shù)對以一氧化氮為主的氮氧化物生成的影響。計算富氧與EGR對燃燒效率以及氮氧化物生成的綜合影響。
　　 根據(jù)以上的模擬結(jié)果,考慮各個方面綜合影響,確定適宜的富氧率和煙氣再循環(huán)