收藏本站
《太原理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

采用高温空气燃烧技术的铝矾土煅烧窑的数值模拟

闫申  
【摘要】: 高温空气燃烧技术(HTAC)是上世纪90年代由日本成功开发的一项节能、环保的新技术。现已经给各国进一步提高燃料利用水平和降低环境污染带来了新的机遇。高温空气燃烧技术通过回收炉膛排放烟气的余热,将助燃空气加热至800℃~1000℃以上的高温烟气排放温度降低到较低温度;高温预热后的助燃空气与燃料射流在炉内混合形成扩散燃烧,从而提高热利用率。与传统燃烧方式相比,运用该技术可以节约能源50%~60%,设备尺寸减少可达30%左右。 本文采用具有模拟复杂外形的流体流动及热传导的流体软件,建立了一个三维燃烧空间,对采用高温空气燃烧技术的铝矾土煅烧窑进行模拟研究。选用k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、DO离散坐标辐射传热模型对三维空间进行数值模拟。首先分析了采用高温空气燃烧技术的窑炉与传统窑炉的温度场和组分场;其次,通过改变空气进口压力、燃料喷口速度、空气预热温度和燃料烧嘴与底面烟道间的距离,研究了燃烧过程中,不同运行参数对炉内温度场、组分场以及NOX排放量的影响。研究结果表明: 1、传统倒焰窑内部温度水平总体较低,温差较大,而新型倒焰窑温度水平高,温差小,燃料燃烧较完全,节约能源。 2、不同工况对温度场的模拟结果分析表明,随着空气压力的减小,高温区域缩小,温差减小,温度的均匀性增加;随着燃料速度的增大,烧嘴截面上的最高温度升高,高温区扩大,温差减小;随着预热空气温度的提高,窑炉内的温差减小,高温区缩小,温度的均匀性明显增强;随着燃料烧嘴与底面烟道间距离的增大,烧嘴截面上的最高温度升高,温差增大。 3、不同工况对炉内组分场的模拟结果分析表明,随着空气进口压力的减小,甲烷的浓度分布均匀;氧气的浓度分布更加均匀,且高氧浓度区域减少,低氧区域增加;二氧化碳的生成总量增加;随着燃料喷口速度的提高,燃料烧嘴所在截面上氧气浓度高的区域减少,氧气浓度低的区域增加;在低氧浓度区域二氧化碳的浓度较高,高氧浓度区域二氧化碳的浓度低;随着空气预热温度的提高,氧气的浓度分布更加均匀,二氧化碳的量在增加,且在氧浓度低的区域,二氧化碳的含量较高;燃料烧嘴与底面烟道间的距离增大,甲烷的浓度分布趋于均匀;低氧浓度区域增加,高氧浓度区域缩小;二氧化碳的浓度增加。 4、不同工况对NOX排放量的模拟结果分析表明,随着空气进口压力的增加,氮氧化物的排放量减少,当空气进口压力由50变为100时,氮氧化物的量下降最快;燃料射流速度的增加,氮氧化物的量增加,氮氧化物增加的速度减小;空气预热温度的提高,促进了氮氧化物的生成。 5、在建立的试验炉进行热态试验,主要研究了不同换向周期下炉内温度的波动变化和蓄热体的蓄热效果。换向周期为450秒时的平均炉温波动(平均炉温差)最大,换向周期为90秒时平均炉温波动最小。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK16

免费申请
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 仇芝蓉;;高温空气燃烧技术及其在固体燃料气化中的应用[J];冶金丛刊;2011年03期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 袁玲;刘常鹏;张宇;贾丽娣;贾振;李卫东;;蓄热式烘烤过程燃烧特性的数值模拟[A];2010全国能源与热工学术年会论文集[C];2010年
2 李晓锋;刘永春;刘永升;;合成复合耐火均化料的研发与应用[A];2011年耐火原料学术交流会论文集[C];2011年
3 武立云;张继光;;工业炉用低NO_X燃气燃烧器研制[A];第八届全国工业炉学术年会论文集[C];2011年
4 黄朝晖;刘艳改;房明浩;徐友果;陈凯;;我国耐火矿物资源高效利用的研究[A];2011年耐火原料学术交流会论文集[C];2011年
5 田守礼;;火焰熔铝炉采用空气预热器的新发展[A];中国有色金属学会第三届学术会议论文集——科学技术论文部分[C];1997年
6 戴兰生;;我国工业炉NOx治理的思考[A];第八届全国工业炉学术年会论文集[C];2011年
7 张洪宇;孟凡双;刘德辉;李建军;;鞍钢5号高炉热风炉烘炉实践[A];2010年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集(上)[C];2009年
8 周焕能;;CSP加热炉节能技术应用[A];2010年全国轧钢生产技术会议文集[C];2010年
9 陈龙;李斌;;船舶燃油锅炉造成大气污染及其控制[A];2010年船舶防污染学术年会论文集[C];2010年
10 徐殿利;;耐火材料的现状与发展建议[A];耐火材料发展新动态—问题与对策交流研讨会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 齐作权;柳林:安全通道不安全[N];山西日报;2008年
2 傅昌波;河南禹州:滥采“热火朝天”监管形同虚设[N];人民日报;2004年
3 本报记者 徐彦泓;炼土成金——从30%到90%的跨越[N];中国建材报;2011年
4 记者 廖雪梅实习生 陈亚丹;博赛集团创造渝企“走出去”成功范例[N];重庆日报;2007年
5 石玉;河南国企欲抱团挖非洲巨型铝矿[N];第一财经日报;2007年
6 全国冶金节能减排新技术知识竞赛组委会专家组;蓄热式加热炉节能技术方兴未艾[N];中国冶金报;2010年
7 中国五矿集团 张荣辉;2006年铝扩产项目和新增项目[N];证券时报;2005年
8 赵建国;常健飞;兆丰铝冶企户合作获双赢[N];中国矿业报;2004年
9 本报记者  武建中 本报通讯员  宋全京;记者暗访 非法滥采何以疯狂[N];法制日报;2006年
10 石玉;河南国企欲抱团探非洲大型铝矿[N];地质勘查导报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 袁玲;不锈钢冶炼AOD炉烘烤新工艺过程数值仿真与优化研究[D];东北大学;2009年
2 王连勇;煤高温空气无焦油气化实验研究[D];东北大学;2009年
3 海书杰;油页岩渣制备石油支撑剂的研究[D];中国地质大学;2010年
4 王计敏;蓄热式铝熔炼炉熔炼过程多场耦合的数值模拟及优化研究[D];中南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闫申;采用高温空气燃烧技术的铝矾土煅烧窑的数值模拟[D];太原理工大学;2010年
2 张微;废液焚烧炉燃烧过程及污染物排放模拟[D];大连理工大学;2007年
3 周厅琳;HTAC燃烧技术研究及其数值模拟[D];南京理工大学;2010年
4 徐婷;高温空气燃烧技术在辊道窑中的应用[D];华南理工大学;2011年
5 张少强;抽鼓式U型辐射管性能研究[D];重庆大学;2011年
6 孙辉;反射炉燃油雾化燃烧CFD数值模拟研究[D];昆明理工大学;2010年
7 汪文辉;新型旋流高温空气燃烧器的数值模拟研究[D];东华大学;2010年
8 董智慧;生物质气化系统与燃煤循环流化床锅炉系统集成模拟[D];华北电力大学(北京);2011年
9 方义能;轻质微孔矾土骨料的制备研究[D];武汉科技大学;2011年
10 柏雪;添加剂对以铝矾土为主要原料的支撑剂的烧结性能影响[D];武汉科技大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026