以生物質燃燒機裂解爐用燃燒器為(wei)例,通過建(jian)立模(mo)型(xing)、網(wang)格劃分、模(mo)型(xing)選取、條件設置及迭代計算(suan)等過程運用CFD技術對(dui)爐內(nei)的燃燒情況(kuang)進行了數值模(mo)擬并對(dui)計算(suan)結果(guo)進行了分3fr,得出(chu)了爐膛內(nei)的燃燒流動和溫度(du)分布(bu),為(wei)燃燒器的研發和設計提(ti)供了依據.
CID是計算流體動力學即Conputational Flu-id DYnam jC啪縮寫(xie).CID是模(mo)擬(ni)包(bao)含流體流動、傳(chuan)熱以及-附(fu)加的(de)物理化學現象的(de)工具.隨(sui)著(zhu)計算(suan)機性(xing)能的(de)極(ji)大提蒜計算(suan)圖形學的(de)廣泛(fan)使用(yong)以及穩健的(de)CID求解器(qi)的(de)開發,CID模(mo)擬(ni)在各個工程領域得到了廣泛(fan)的(de)應用(yong).
乙烯裂解爐是乙烯裝置的關鍵設備之-‘",乙(yi)烯(xi)裂(lie)解爐(lu)內(nei)的(de)(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)情(qing)況決定著裂(lie)解爐(lu)的(de)(de)(de)(de)運行情(qing)況,而裂(lie)解爐(lu)內(nei)的(de)(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)是一個復雜的(de)(de)(de)(de)物理化學過程,影響(xiang)因素(su)很(hen)多"1,如爐(lu)膛的(de)(de)(de)(de)幾何尺寸、爐(lu)管的(de)(de)(de)(de)布(bu)(bu)置結構、燃(ran)燒(shao)器(qi)的(de)(de)(de)(de)結構形式、燃(ran)燒(shao)器(qi)的(de)(de)(de)(de)布(bu)(bu)置位噩、燃(ran)料的(de)(de)(de)(de)組(zu)成、燃(ran)料的(de)(de)(de)(de)流量和(he)壓力等.CID數(shu)值(zhi)模擬技術是目前設計(ji)燃(ran)燒(shao)器(qi)或評價燃(ran)燒(shao)器(qi)優劣的(de)(de)(de)(de)最(zui)先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)(de)手(shou)段.
對(dui)燃(ran)(ran)燒器進行(xing)(xing)(xing)CFD數(shu)(shu)(shu)值(zhi)(zhi)模擬(ni)(ni)的(de)(de)(de)優勢(shi)在(zai)(zai)于:孕(yun)可(ke)以(yi)(yi)進行(xing)(xing)(xing)多(duo)方(fang)(fang)案(an)(an)(an)比(bi)較.設(she)計(ji)方(fang)(fang)案(an)(an)(an)之間的(de)(de)(de)區別可(ke)以(yi)(yi)通(tong)過修改幾(ji)何模型(xing)(xing)和調整網格實現,這就保證了方(fang)(fang)案(an)(an)(an)之間的(de)(de)(de)比(bi)較可(ke)以(yi)(yi)快(kuai)速高效地(di)進行(xing)(xing)(xing).b可(ke)以(yi)(yi)詳細地(di)了解爐(lu)膛(tang)(tang)內的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)燒情況(kuang).通(tong)過CID軟件的(de)(de)(de)后處理功能,爐(lu)膛(tang)(tang)內的(de)(de)(de)火焰形狀、流場(chang)(chang)、溫(wen)度和壓力的(de)(de)(de)分布(bu)場(chang)(chang)等(deng)(deng)都可(ke)通(tong)過建立等(deng)(deng)值(zhi)(zhi)面(mian)、云圖等(deng)(deng)手段直觀地(di)表(biao)達,甚至爐(lu)膛(tang)(tang)內每個位(wei)置上的(de)(de)(de)物理量都可(ke)通(tong)過計(ji)算(suan)(suan)得到. ?經濟性.對(dui)燃(ran)(ran)燒器的(de)(de)(de)CID數(shu)(shu)(shu)值(zhi)(zhi)模擬(ni)(ni)完全在(zai)(zai)計(ji)算(suan)(suan)機(ji)上進行(xing)(xing)(xing),相(xiang)比(bi)于傳統的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法可(ke)以(yi)(yi)大大降低研發費用.但是,CFD數(shu)(shu)(shu)值(zhi)(zhi)模擬(ni)(ni)結果的(de)(de)(de)精確程度取(qu)(qu)決于很多(duo)方(fang)(fang)面(mian),例如幾(ji)何模型(xing)(xing)的(de)(de)(de)精確度,網格的(de)(de)(de)優劣,計(ji)算(suan)(suan)模型(xing)(xing)的(de)(de)(de)選(xuan)取(qu)(qu),數(shu)(shu)(shu)值(zhi)(zhi)計(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)收斂情況(kuang)等(deng)(deng),因(yin)此CFD數(shu)(shu)(shu)值(zhi)(zhi)模擬(ni)(ni)方(fang)(fang)法不能完全取(qu)(qu)代試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法,相(xiang)反(fan)通(tong)過試(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)結果可(ke)以(yi)(yi)對(dui)計(ji)算(suan)(suan)模型(xing)(xing)中設(she)置選(xuan)取(qu)(qu)的(de)(de)(de)各參數(shu)(shu)(shu)進行(xing)(xing)(xing)修正,使模型(xing)(xing)更(geng)加完善.
CⅡ模擬過程一般分為前處理(包含幾何建模、劃分網格、設置計算條件l迭代計算和后處理(查看計算結果)3個階段.筆者以某裂解爐為例,介紹CFD技術在己烯裂解爐燃燒器研發過程中的應用.
1前處理
幾何建模
幾何建模(mo)過程(cheng)可采用通用三(san)維建模(mo)軟件(jian)完(wan)成,如圖(tu)1所示為(wei)(wei)底部(bu)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)器(qi)(qi)噴頭的空(kong)間分(fen)布(bu),底燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)器(qi)(qi)為(wei)(wei)擴散(san)式(shi)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)分(fen)級燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)器(qi)(qi),共(gong)有1個(ge)空(kong)氣(qi)進(jin)(jin)口、2個(ge)一級燃(ran)(ran)(ran)料(liao)氣(qi)進(jin)(jin)口和4個(ge)二(er)級燃(ran)(ran)(ran)料(liao)氣(qi)進(jin)(jin)口,在不影流動和燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)的前提(ti)下,建模(mo)時忽略(lve)了(le)長明燈和風門等一些輔助(zhu)部(bu)件(jian).側(ce)壁燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)器(qi)(qi)為(wei)(wei)預混(hun)式(shi)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)器(qi)(qi),共(gong)有2個(ge)空(kong)氣(qi)進(jin)(jin)口和1個(ge)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)氣(qi)進(jin)(jin)口,圖(tu)2為(wei)(wei)側(ce)壁燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)器(qi)(qi)噴頭的流道.356
劃分網格
采用了(le)ICE CFD軟件(jian)對幾何模型進行(xing)了(le)網(wang)格(ge)劃分(fen).網(wang)格(ge)的(de)(de)(de)劃分(fen)情況對最后計(ji)算結果的(de)(de)(de)精(jing)確程度影響(xiang)很大(da),在(zai)條(tiao)件(jian)允(yun)許情況下(xia),網(wang)格(ge)密度應能達(da)到網(wang)格(ge)無關解(jie)的(de)(de)(de)要(yao)求,即(ji)在(zai)現(xian)有的(de)(de)(de)網(wang)格(ge)數(shu)量下(xia)再增加網(wang)格(ge)數(shu)量并不會使計(ji)算結果出現(xian)任(ren)何變化,此時的(de)(de)(de)網(wang)格(ge)數(shu)量才是足夠的(de)(de)(de).
為了節(jie)省資(zi)源,并對重(zhong)要的(de)部分(fen)加強網格,由于裂解爐爐膛(tang)本身具有(you)對稱(cheng)性本次對2個底部燃燒(shao)器和4個側(ce)壁燃燒(shao)器聯合供熱的(de)情況進行模擬.
底(di)部(bu)(bu)燃(ran)(ran)燒(shao)器和側壁(bi)燃(ran)(ran)燒(shao)器各自自成體(ti)系,而(er)且(qie)燃(ran)(ran)燒(shao)器和爐膛(tang)的(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)(cun)(cun)差(cha)距(ju)很(hen)大(da),例如(ru)底(di)部(bu)(bu)燃(ran)(ran)燒(shao)器燃(ran)(ran)料氣噴(pen)(pen)孔(kong)直(zhi)徑(jing)僅(jin)有幾毫米,而(er)爐膛(tang)的(de)(de)(de)(de)凈(jing)尺(chi)寸(cun)(cun)(cun)在寬度(du)方向(xiang)上(shang)為幾米,在高度(du)和長度(du)方向(xiang)為十幾米,數量級(ji)上(shang)相差(cha)很(hen)多.若全部(bu)(bu)采(cai)用(yong)六面(mian)(mian)體(ti)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge),則(ze)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)同流(liu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)能基(ji)本(ben)保(bao)(bao)(bao)持一(yi)致(zhi)(zhi)(zhi),計(ji)(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)(de)(de)精度(du)能得到保(bao)(bao)(bao)證(zheng),但由于爐膛(tang)同燃(ran)(ran)燒(shao)器噴(pen)(pen)孔(kong)的(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)(cun)(cun)差(cha)距(ju)過(guo)(guo)大(da),勢必導致(zhi)(zhi)(zhi)劃(hua)分(fen)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)困(kun)難,若保(bao)(bao)(bao)證(zheng)了噴(pen)(pen)孔(kong)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)數量,則(ze)整(zheng)個爐膛(tang)內的(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)數量都會增(zeng)加,使(shi)爐膛(tang)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)過(guo)(guo)密,這樣需要花費很(hen)長的(de)(de)(de)(de)時間和大(da)量資源來進(jin)行調試計(ji)(ji)(ji)算(suan),很(hen)不(bu)經(jing)濟(ji);如(ru)果不(bu)增(zeng)加噴(pen)(pen)孔(kong)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge),則(ze)噴(pen)(pen)孔(kong)處(chu)(chu)過(guo)(guo)稀的(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)不(bu)能反映流(liu)動的(de)(de)(de)(de)真(zhen)實(shi)情(qing)況(kuang)(kuang),而(er)噴(pen)(pen)孔(kong)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)流(liu)動情(qing)況(kuang)(kuang)對(dui)整(zheng)個妒膛(tang)流(liu)動情(qing)況(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)(de)影響是不(bu)可忽視(shi)的(de)(de)(de)(de),從(cong)而(er)會導致(zhi)(zhi)(zhi)模(mo)擬的(de)(de)(de)(de)結(jie)果失真(zhen),因此不(bu)適合(he)全部(bu)(bu)采(cai)用(yong)六面(mian)(mian)體(ti)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge).考慮到六面(mian)(mian)體(ti)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)在計(ji)(ji)(ji)算(suan)上(shang)的(de)(de)(de)(de)優勢,模(mo)型大(da)部(bu)(bu)分(fen)區(qu)域(yu)仍(reng)采(cai)用(yong)六面(mian)(mian)體(ti)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)進(jin)劃(hua)分(fen),局(ju)部(bu)(bu)過(guo)(guo)渡(du)區(qu)域(yu)采(cai)用(yong)了四(si)面(mian)(mian)體(ti)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge),四(si)面(mian)(mian)體(ti)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)同六面(mian)(mian)體(ti)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)之(zhi)間用(yong)棱柱體(ti)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)進(jin)行連接過(guo)(guo)渡(du),這樣即(ji)保(bao)(bao)(bao)證(zheng)了在大(da)部(bu)(bu)分(fen)區(qu)域(yu)內網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)同流(liu)線(xian)方向(xiang)一(yi)致(zhi)(zhi)(zhi),同時也控制(zhi)了總體(ti)的(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)數量,并且(qie)在關(guan)鍵部(bu)(bu)位如(ru)噴(pen)(pen)孔(kong)等處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)數量也得到了保(bao)(bao)(bao)證(zheng),確(que)保(bao)(bao)(bao)了計(ji)(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)(de)(de)精度(du),網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)單元(yuan)總計(ji)(ji)(ji)l 344 453個.圖3為底(di)部(bu)(bu)燃(ran)(ran)燒(shao)器網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)劃(hua)分(fen)情(qing)況(kuang)(kuang),圖4為側壁(bi)燃(ran)(ran)燒(shao)器網(wang)(wang)(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)劃(hua)分(fen)情(qing)況(kuang)(kuang).
圖3底部燃燒器網格劃分
設計計算(suan)條件 計算(suan)模型,除此(ci)之外計算(suan)模型選(xuan)取不(bu)當(dang)還可(ke)能造
設(she)計(ji)(ji)(ji)計(ji)(ji)(ji)算(suan)條件包括了計(ji)(ji)(ji)算(suan)模型的(de)(de)(de)選取(qu)以及邊 成計(ji)(ji)(ji)算(suan)結果無法收斂,計(ji)(ji)(ji)算(suan)出(chu)錯等情況.界(jie)條件的(de)(de)(de)設(she)定.計(ji)(ji)(ji)算(suan)模型的(de)(de)(de)選取(qu)將直(zhi)接影響到計(ji)(ji)(ji) 1燃(ran)燒(shao)器(qi)(qi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)條件算(suan)的(de)(de)(de)精(jing)度,對不同(tong)的(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)流動情況應(ying)選取(qu)不同(tong)型及邊界(jie)條件為底部燃(ran)燒(shao)器(qi)(qi)是(shi)甲烷空(kong)氣非預混流動燃(ran)燒(shao)計(ji)(ji)(ji)算(suan),同(tong)時應(ying)考慮氫氣與空(kong)氣的(de)(de)(de)反應(ying),計(ji)(ji)(ji)算(suan)采(cai)用k-e紊流模型、Methane AirWD2和
Ai吸(xi)應模型,Finite Rate Chem jSUy and EddYDjS
spa tion燃燒模型(xing)和(he)離散傳播輻(fu)射模型(xing).計算時(shi),采(cai)用的燃料氣(qi)組成(f本積%)為1 8 92%、CH90. 69、a[b 3毗、過剩(sheng)空(kong)氣(qi)取ioOA.
; 底部燃燒器和側(ce)壁燃燒器供熱比例為75:2S計算得到以(yi)下(xia)數據:
燃料(liao)量(單(dan)個(ge)底(di)燒(shao)) 04215 k9/s
一(yi)級噴嘴(zui)燃料量 018 k9/s
二級(ji)噴嘴(zui)燃料量 02415 k9/s
總空氣量(liang)(單個底燒) 802 k9/s
燃料量(單個側(ce)燒) 007 k9/s
總空氣量(liang)(單個(ge)側燒) 1339 k9/s
2裂解爐爐膛計算條(tiao)件
整體(ti)(ti)計(ji)算時具體(ti)(ti)的邊界條(tiao)件如下(xia):
爭側燒(shao)、底(di)燒(shao)進口——給出燃料和(he)空氣的質(zhi)量流量和(he)溫度即可;
b出口(kou)——負壓平(ping)均(jun)值為24 5Pa
?對(dui)稱面(mian)(mian)(mian)——由于爐子(zi)幾何和物理現象具有對(dui)稱性,為提高(gao)計算速度(du),只模擬部分爐膛,分界面(mian)(mian)(mian)取為對(dui)稱面(mian)(mian)(mian);
d默(mo)認壁面——絕熱(re);
e爐管面(mian)——給(gei)出溫度沿高度方向(xiang)的(de)變化規律.
2迭代計算
數值計箅方(fang)法(fa)分為有(you)限差(cha)分法(fa)、有(you)限元法(fa)和(he)有(you)限體(ti)積法(fa)3種,這3種計算(suan)方(fang)法(fa)的基(ji)本思想都是把連續問題離散成不連續問題,然后來(lai)求(qiu)解.
CFX和(he)(he)大(da)多(duo)數(shu)CID軟件的(de)不同之(zhi)(zhi)處在于它(ta)除了(le)可以使(shi)(shi)用(yong)有限(xian)體積法(fa)(fa)(fa)之(zhi)(zhi)外,還(huan)采(cai)用(yong)了(le)基于有限(xian)元的(de)有限(xian)體積法(fa)(fa)(fa),保(bao)證(zheng)了(le)在有限(xian)體積法(fa)(fa)(fa)守(shou)恒特性(xing)的(de)基礎上,吸收(shou)了(le)有限(xian)元法(fa)(fa)(fa)的(de)數(shu)值精確性(xing).CⅨ是第一個發(fa)展(zhan)和(he)(he)使(shi)(shi)用(yong)全隱(yin)式多(duo)網格耦合求(qiu)解技術的(de)商業化(hua)軟件,這種求(qiu)解技術避(bi)免了(le)傳統算(suan)(suan)法(fa)(fa)(fa)需要(yao)"假設(she)壓力(li)項一求(qiu)解一修正壓力(li)項"的(de)反(fan)復迭代(dai)過(guo)程,而同時求(qiu)解動量方程和(he)(he)連續方程加上其多(duo)網格技7k CFX的(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)速度(du)和(he)(he)穩定性(xing)較傳統方法(fa)(fa)(fa)提高(gao)了(le)許多(duo)陽.迭代(dai)計(ji)(ji)算(suan)(suan)由計(ji)(ji)算(suan)(suan)機完成,在計(ji)(ji)算(suan)(suan)過(guo)程中(zhong)只(zhi)需設(she)置相應的(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)方法(fa)(fa)(fa),計(ji)(ji)算(suan)(suan)步長,觀察計(ji)(ji)算(suan)(suan)曲線的(de)走勢,調整參數(shu)使(shi)(shi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)收(shou)斂即可.
3后處理(li)(i-l算結果)
利(li)用CFX后(hou)處(chu)理的功能,可以(yi)通(tong)過建立等(deng)值(zhi)面、云圖及流線(xian)等(deng)方(fang)法(fa)觀察爐膛內的火焰形狀、煙氣流動(dong)情(qing)況以(yi)及溫度(du)分(fen)布情(qing)況等(deng).
3 1爐膛內的火焰形狀及溫度分布
爐(lu)膛部(bu)分的模擬是(shi)底部(bu)燃(ran)燒(shao)器和側壁燃(ran)燒(shao)器聯合供熱時的模擬,底部(bu)燃(ran)燒(shao)器高速噴射出的燃(ran)料與(yu)從燃(ran)燒(shao)器中心(xin)進入(ru)的助燃(ran)空氣混合燃(ran)燒(shao)在靠近(jin)燃(ran)燒(shao)器的壁面(mian)附近(jin)形成一(yi)個平行于(yu)爐(lu)管(guan)(guan)壁面(mian)的高溫(wen)區域,這樣一(yi)方面(mian)可使高溫(wen)煙(yan)氣不會因流(liu)經爐(lu)箐而將爐(lu)管(guan)(guan)燒(shao)壞,另一(yi)方面(mian)有利(li)于(yu)高溫(wen)區域向爐(lu)管(guan)(guan)輻射熱量.如(ru)圖5所示,取∞Mo larFmc
生物質(zhi)燃(ran)(ran)燒(shao)機 爐(lu)膛(tang)(tang)內的溫度分(fen)布(bu)由(you)兩個底(di)部燃(ran)(ran)燒(shao)器(qi)和個側壁燃(ran)(ran)燒(shao)器(qi)的燃(ran)(ran)燒(shao)情況決定(ding),溫度最高(gao)的區(qu)域(yu)出現在底(di)部燃(ran)(ran)燒(shao)器(qi)燃(ran)(ran)燒(shao)火(huo)焰的外圍(wei)區(qu)域(yu),隨著(zhu)高(gao)度的增加(jia)溫度有所降低(di),爐(lu)膛(tang)(tang)上部由(you)側壁燃(ran)(ran)燒(shao)器(qi)補充熱量,使爐(lu)膛(tang)(tang)內靠近燃(ran)(ran)燒(shao)器(qi)的一邊成高(gao)溫區(qu)域(yu),與爐(lu)管(guan)面相鄰區(qu)域(yu)溫度略(lve)低(di),
3 2爐膛內的(de)流(liu)場及速度場
圖(tu)7和圖(tu)8分別為爐膛內(nei)(nei)(nei)的(de)(de)流(liu)場和速度(du)場.由(you)于底部燃(ran)(ran)燒(shao)器中燃(ran)(ran)料高速噴出,在爐膛內(nei)(nei)(nei)形成一個(ge)大的(de)(de)回流(liu)區,使爐膛內(nei)(nei)(nei)的(de)(de)煙氣(qi)不斷循環,回流(liu)的(de)(de)煙氣(qi)與(yu)燃(ran)(ran)燒(shao)新生成的(de)(de)煙氣(qi)相混合(he)有利于降低(di)火焰區域的(de)(de)溫度(du),同時也降低(di)了NO.的(de)(de)排放量.側(ce)壁(bi)燃(ran)(ran)燒(shao)器為貼壁(bi)式的(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)器,燃(ran)(ran)料的(de)(de)噴射方(fang)向(xiang)與(yu)壁(bi)面平行,因此對(dui)流(liu)場和速度(du)場的(de)(de)影響很小.
3 3爐膛內煙氣(qi)濃(nong)度(du)分布
圖(tu)9所(suo)示(shi)的(de)(de)是(shi)(shi)底部燃(ran)燒(shao)(shao)器火(huo)焰(yan)附近甲(jia)(jia)烷(wan)含量的(de)(de)分(fen)布(bu)情(qing)況,燃(ran)料中大部分(fen)組分(fen)為甲(jia)(jia)烷(wan)甲(jia)(jia)烷(wan)分(fen)別從(cong)一(yi)級(ji)(ji)(ji)、二級(ji)(ji)(ji)噴嘴中噴出(在中心區域處的(de)(de)甲(jia)(jia)烷(wan)主(zhu)要是(shi)(shi)由一(yi)級(ji)(ji)(ji)噴嘴噴出的(de)(de),而在中心區域兩(liang)側的(de)(de)甲(jia)(jia)烷(wan)則是(shi)(shi)由4個二級(ji)(ji)(ji)噴嘴噴出的(de)(de)).對比圖(tu)5可以看出,燃(ran)燒(shao)(shao)火(huo)焰(yan)的(de)(de)形狀主(zhu)要是(shi)(shi)由二級(ji)(ji)(ji)燃(ran)料的(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)情(qing)況決定的(de)(de).
圖10為(wei)爐(lu)膛內氧含量的分布情況,空(kong)氣由底(di)部(bu)(bu)燃燒器(qi)下部(bu)(bu)進入,經燒嘴磚流道從底(di)部(bu)(bu)燃燒器(qi)中(zhong)心處進入爐(lu)膛,底(di)部(bu)(bu)燃燒器(qi)正上方的氧含量較
高,盡管隨著(zhu)燃(ran)燒(shao)(shao)的進行氧在(zai)火(huo)焰(yan)燃(ran)燒(shao)(shao)區迅速被消耗,但因計算中(zhong)過剩空氣取了10%．故(gu)在(zai)爐(lu)膛出口處仍有氧剩余.
3 4輻射強度曲線
爐(lu)(lu)(lu)管(guan)主要依靠(kao)(kao)輻射傳熱的(de)(de)(de)方式吸收(shou)熱量,爐(lu)(lu)(lu)管(guan)面處的(de)(de)(de)輻射強(qiang)(qiang)(qiang)度分(fen)布能夠反映出(chu)爐(lu)(lu)(lu)膛內燃燒器的(de)(de)(de)整體加熱效(xiao)果,均勻的(de)(de)(de)輻射強(qiang)(qiang)(qiang)度分(fen)布有利于延長(chang)裂解爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)(de)操(cao)作周期(qi)和爐(lu)(lu)(lu)管(guan)的(de)(de)(de)使用(yong)壽命(ming).在靠(kao)(kao)近爐(lu)(lu)(lu)管(guan)面處取輻射強(qiang)(qiang)(qiang)度,做出(chu)輻射強(qiang)(qiang)(qiang)度隨爐(lu)(lu)(lu)膛高(gao)度的(de)(de)(de)變化情況(kuang),如圖1 1所示,靠(kao)(kao)近爐(lu)(lu)(lu)管(guan)面附(fu)近日寸,輻射強(qiang)(qiang)(qiang)度分(fen)布均勻,燃燒器輻射加熱爐(lu)(lu)(lu)管(guan)的(de)(de)(de)效(xiao)果良好.
4熱態試驗
為了加快乙(yi)烯(xi)裂解爐(lu)用燃(ran)(ran)燒(shao)器(qi)的研發進程緊跟(gen)世界(jie)先進水平,并驗證CFD模(mo)擬結果的準確(que)程度(du),在熱(re)態試(shi)驗爐(lu)(高度(du)與工業裂解爐(lu)一致)內(nei)進行了2臺(tai)底部燃(ran)(ran)燒(shao)器(qi)和4臺(tai)側壁燃(ran)(ran)燒(shao)器(qi)聯合(he)供熱(re)嶼實(shi)際供熱(re)方式相同)的熱(re)態試(shi)驗.通過測試(shi)爐(lu)內(nei)的溫度(du)分布、熱(re)流密度(du)曲線(xian)以及(ji)煙氣成分等參(can)數(shu)來(lai)驗證CFX模(mo)擬的正(zheng)確(que)性,結果表明數(shu)據吻(wen)合(he)較好.同時(shi)(shi),說(shuo)明模(mo)擬時(shi)(shi)模(mo)型選取(qu)和參(can)數(shu)設(she)置是合(he)理的.
5結束語
本文通(tong)過運用CFDrR擬(ni)軟件(jian),模擬(ni)了(le)生物質燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)機爐內底(di)部(bu)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)器(qi)(qi)和側壁燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)情況,詳(xiang)細地(di)介紹了(le)模擬(ni)的(de)(de)(de)(de)過程,得(de)出了(le)爐膛內的(de)(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)流動和溫度分布等,模擬(ni)結(jie)果(guo)與試驗結(jie)果(guo)吻合較好.通(tong)過對計(ji)(ji)算結(jie)果(guo)的(de)(de)(de)(de)分析(xi)可(ke)以判斷燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji)是否正確特別是噴頭(tou)的(de)(de)(de)(de)空間布置、噴孔的(de)(de)(de)(de)大小及角度是否合理,通(tong)過不斷地(di)調整(zheng)以上幾個幾何參數就可(ke)逐漸(jian)逼近裂(lie)解爐工藝包對燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求,從而優化(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji).此次模擬(ni)的(de)(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)器(qi)(qi)具(ju)有一(yi)定的(de)(de)(de)(de)代表(biao)性,計(ji)(ji)算方(fang)法和結(jie)果(guo)可(ke)以為然(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)研發和設(she)計(ji)(ji)提供重(zhong)要(yao)依據.
