全氧燃烧玻璃熔窑火焰空间的数值模拟研究进展

介绍了全氧燃烧玻璃熔窑及其数值模拟的特点和最新研究情况,归纳了建立全氧燃烧火焰空间数值模拟的各种模型,阐述了玻璃熔窑数值模拟的发展趋势．全氧燃烧的显著优点和与数值模拟的相结合将会为玻璃行业开拓一条广阔的发展道路．     

全氧燃烧玻璃熔窑热工计算与分析

对全氧燃烧玻璃熔窑与空气燃烧熔窑进行了热工过程计算与比较,分析了全氧燃烧玻璃窑内烟气变化及其对传热的影响,证明了全氧燃烧在节能和减少污染方面显著的优点,并简述了全氧燃烧技术对玻璃工业的推动作用．     

优化玻璃熔窑底烧式喷枪仰角的数值模拟研究

采用数值模拟的方法对某浮法玻璃熔窑底烧式喷枪的安装仰角进行模拟优化,具体从熔窑火焰空间温度分布、燃烧效率、玻璃液面热流量和碹顶温度分布等角度来对喷枪仰角为0°、3°、5°、7°、9°、11°、13°这7种情况进行对比分析。研究结果表明:喷枪安装仰角的增大有利于燃料和助燃气体的充分混合和燃烧,但当仰角大于5°时,角度的增大对燃烧效率和平均温度影响不大;仰角的增大对碹顶温度分布影响不大,喷枪仰角为3°和5°,传递给玻璃液面的热量较多。因此,此熔窑的天然气喷枪仰角的可调节范围较大,仰角为5°时的燃烧状况较好。     

燃油横焰玻璃熔窑火焰空间的三维数值模拟

掌握燃油玻璃熔窑火焰空间的温度场、流场分布，对重油燃烧合理组织、设计新熔窑、优化熔窑运行参数、达到玻璃生产优质高产低耗具有重要意义，以计算燃烧学和计算传热学基本理论为基础，建立了燃油玻璃熔窑火焰空间燃烧过程三维数学模型，包括雾化油滴燃烧的轨道模型和气相流动与传热模型，在模型上研究了日产400t燃油浮衍玻璃熔窑火焰空间的流场和温度场分布 ；研究了胸墙高度改变对温度场和流场的影响。 模拟结果表明火焰高温区、温度最高处、双热点位置等与原设计温度制度吻合，降低胸墙高度会使温度有所提高，各小炉中心线截面靠近窑顶位置纵向回流出现较早，不利于火焰伸展，会影响窑顶使用寿命。该模型具有改变参数容易，不受环境影响，具有相当通用性，有较大的实用意义。     

浮法玻璃熔窑火焰空间的数值模拟

以日产400 t的浮法玻璃熔窑的火焰空间为对象进行数值模拟,燃烧纯氧(93%的O2)和天然气(97%的CH4)的混合气体。网格划分采用Gambit软件,数值计算程序采用Fluent软件,建立了非预混燃烧模型、DO模型、湍流模型等模拟玻璃熔窑火焰空间的温度分布。从模拟结果可以看出,窑内高温分布合理,有利于玻璃的熔制;喷枪交错排列,有利于在炉宽方向上温度均匀分布。最后重点分析了火焰空间中水分的含量及其对玻璃质量的影响。     

玻璃熔窑火焰空间三维数字模型及其数值解法

将火焰空间划分成若干等温区，并将窑墙和窑顶等划分成若干等温面，在灰色和等温的假设下，建立了玻璃熔窑火焰空间的三维数学模型。文中采用有限元法和高斯积分计算三维直接交换面积，详细介绍了作者提出的一种快速计算算法，给出了若干数值模拟的结果，证实了此模型的实用性和有效性。     

全氧燃烧型浮法玻璃熔窑液流流场的数学模拟

模拟计算了日熔化量600t的全氧燃烧型浮法玻璃熔窑液流流场,并模拟对比研究了具有多级池底台面的全氧燃烧型浮法玻璃熔窑和池底无台面的普通空气助燃型浮法玻璃熔窑,在玻璃液流表层、熔窑中心线处以及池底的温度场和速度场的差异。为研究全氧燃烧型浮法玻璃熔窑熔体流场稳定性,玻璃熔体气泡澄清,玻璃端面条纹和玻璃液4个主要环流等问题,提供数学依据和参考模型。并通过模拟研究提出了改善措施,使全氧燃烧型浮法玻璃窑炉实际生产中玻璃端面条纹紊乱现象得到明显改善。     

燃烧器三维流动和燃烧的数值模拟及优化结果

对某大型工业燃烧器进行了三维全尺寸数值模拟。计算结果比较合理的反映了燃烧室内发生的流动以及传热、传质、燃烧等复杂的化学反应过程。针对所计算的结果，指出了该燃烧室存在的结构缺陷并通过分析、比较，提出了一种优化方案对其继续模拟计算，最终达到了优化燃烧，控制高温区的范围，生成的SO2明显增加等主要优化目的。优化后的燃烧器投入使用后，运行情况良好，解决了原燃烧器经常出现的问题。     

玻璃熔窑火焰空间二维数学模型

本文在一定简化假设下,把玻璃池窑火焰空间划分成若干等温区和等温表面单元,由此建立了横焰池窑火焰空间的二维数学模型。文中用有限单元法和高斯积分计算各单元间的直接交换面积,通过逆矩阵求解总交换面积,最后用迭代法求解温度分布。文中模拟计算了火焰温度分布、对流系数、窑体表面散热等因素对池窑温度分布的影响。     

换向方式对蓄热式加热炉热过程影响数值模拟

基于商业软件CFX4．3和自编程序，建立了三维非稳态HTAC加热炉内热过程的CFD仿真系统，并以国内某HTAC加热炉为对象，分析了不同的换向燃烧组织方式对HTAC加热炉内多烧嘴喷射射流的卷吸、燃烧现象以及钢坯在炉内的加热过程的影响。结果表明：采用分段同侧换向控制的HTAC加热炉能获得很好的流场和温度场分布，基本满足高质量的钢坯加热需要，但该炉在生产条件下的温度制度存在不合理之处，在今后设计和操作中应进一步优化和改进；全同侧换向控制的火焰布置方式不利于钢坯的均匀、快速加热；而采用交叉换向控制的火焰布置方式可以改善加热炉内的流场和温度分布，更有利于满足钢坯的加热工艺要求。     

亚临界煤粉锅炉流体流动和燃烧的数值模拟

以一300MW Hg1025/18.2-YM13型亚临界自然循环、四角切圆燃煤锅炉为研究对象,应用可实现化k-ε湍流模型、颗粒相随机轨道模型、即混即燃气相燃烧模型、P-1辐射换热模型,根据燃烧测试试验得到的边界条件,运用FLUENT软件对锅炉炉内流体流动和燃烧过程进行了三维数值研究。模拟预测结果与试验结果吻合较好,温度分布规律和趋势与试验研究结果一致。运用该模型对炉内速度场、压力场、温度场以及燃烧释热场进行了多场耦合仿真,并全面系统地研究了各种操作参数对炉内燃烧工况的定量影响规律,确定了燃烧器和锅炉合理的操作参数:过剩空气系数为1.2、一次风率为20%、一次风温度为608K、二次风温度为620K且均匀投粉。在该条件下炉内温度分布较合理,煤粉能正常稳定地燃烧,炉膛高温区较集中,炉膛出口温度合理。     

高炉回旋区燃烧数值模拟研究

为研究回旋区内物理化学状态,对回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流化学反应进行了分析,建立了基于混合颗粒条件的湍流数学模型,利用CFX进行了数值模拟.结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右,焦炭粒子数为3 000时,CO2和CO气体峰值浓度百分比分别为17.0%和27.4%,高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强.红外测温实验及大量操作实践验证了数值模拟结果基本是正确的,对进一步研究回旋区和创新高炉操作制度提供了理论依据.     

深度空气分级条件下配风方式对炉内燃烧特性影响的数值模拟研究

借助数值模拟方法对四角切圆煤粉锅炉进行三维稳态数值模拟,观察其炉内燃烧过程,重点对比了在空气分级下不同配风方式对炉内空气流动和燃烧特性的影响。结果表明:底部配风量较多的正宝塔型、均等、缩腰型配风在炉膛底部形成较高切圆且温度较高,主燃区上部风量较小的正宝塔型和鼓腰型配风速度分布均匀,温度偏差较小,倒宝塔型和鼓腰型配风时出口NOx较其他3种配风方式要小。     

四角切圆燃烧锅炉底层燃烧器区域流场数值模拟

基于控制容积法,采用RNGκ-ε湍流模型对某600 MW四角切圆燃烧锅炉的底层燃烧器区域流场进行了数值模拟.通过比较和分析不同射流速度的流场发现:射流速度影响实际切圆直径和动态旋转切圆气流的旋转流动速度;射流末段上游区域和动态旋转切圆中心均存在回流,这将有利于烟气与一次风的混合.     

配风比对燃油燃烧器燃烧过程影响的数值模拟

模拟燃烧器不同配风比状况下的燃烧器内温度场分布,分析燃烧器燃烧过程的火焰结构温度。模拟结果表明：配风比为一次风量（G1）占总风量（G）的30％,二次风量（G2）占总风量的70％时,火焰结构和火焰温度分布最合理。