煤粉燃燒空氣動(dòng)力學(xué)特性與燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬及其應(yīng)用.pdf

1、煤粉燃燒空氣動(dòng)力學(xué)特性對(duì)煤粉的著火、燃盡，以及燃燒過(guò)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(dòng)力學(xué)特性的角度出發(fā)，分別對(duì)旋流煤粉燃燒及其NOx生成和高爐風(fēng)口及回旋區(qū)內(nèi)的煤粉燃燒過(guò)程進(jìn)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(dòng)、氣固混合之間的內(nèi)在聯(lián)系，并對(duì)高爐噴煤燃燒中各種結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)對(duì)燃燒過(guò)程的影響進(jìn)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(shí)間以及回流區(qū)的有效作用時(shí)

2、間之間的內(nèi)在關(guān)系。通過(guò)對(duì)不同旋流數(shù)下沿煤粉顆粒運(yùn)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(guò)程中不同顆粒大小在不同旋流數(shù)下的燃燒特性及對(duì)NOx排放的影響。 針對(duì)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(guò)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(duì)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(jìn)行進(jìn)一步的分析與研究，提高了對(duì)碳粒燃燒數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。 鑒于離散傳播

3、法(DTM)輻射計(jì)算方法的優(yōu)越性及實(shí)際應(yīng)用中缺乏柱坐標(biāo)下的具體表達(dá)，通過(guò)將柱坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)，建立發(fā)射點(diǎn)輻射射線方程及輻射控制單元體各表面的方程，簡(jiǎn)便地計(jì)算出圓柱腔體任意發(fā)射點(diǎn)位置上各立體角內(nèi)的輻射射線與各輻射單元體的交點(diǎn)及交點(diǎn)與發(fā)射點(diǎn)的距離。采用將射線交點(diǎn)按到發(fā)射點(diǎn)距離排序，避免了迭代過(guò)程中重復(fù)運(yùn)行問(wèn)題，大大減少了計(jì)算時(shí)間。應(yīng)用該方法可以簡(jiǎn)便地將DTM輻射計(jì)算方法應(yīng)用于圓柱腔體內(nèi)的輻射傳熱計(jì)算。 采用雙流體模型建立了煤粉在風(fēng)

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(duì)氣體流場(chǎng)分布以及風(fēng)口內(nèi)燃燒特性的影響規(guī)律；并對(duì)不同特性參數(shù)下在風(fēng)口內(nèi)煤粉揮發(fā)分析出率和燃盡率進(jìn)行了研究。 運(yùn)用數(shù)學(xué)模擬研究了不同的風(fēng)口直徑下煤粉在風(fēng)口及回旋區(qū)內(nèi)的燃燒特性、煤粉揮發(fā)分析出過(guò)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(shí)際過(guò)程中高爐噴煤系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)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