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燃烧器内钝体稳燃效果的模拟研究

蔡益欢  
【摘要】: 改革开放以来,国内经济建设规模的扩大和各项基础设施的建设,推动国内水泥行业迅速发展。据统计,1978年我国水泥产量仅为6524万吨,2005年的水泥产量达到10.64亿吨,我国水泥年产量净增约10亿吨。白1985年起我国水泥产量己连续21年位居世界第一位,现如今已占世界水泥总产量的47%左右。水泥产量的迅速增长,基本满足我国大规模经济建设的需要。水泥作为国民经济建设的重要基础原材料,在国民经济发展、基础设施建设中具有无可替代的地位和作用。 作为水泥生产所必须的燃料-煤,由于其性质千差万别,发热量不稳定,资源紧张以及价格上涨等的问题,严重制约了水泥工业的正常发展,所以如何降低煤炭消耗,增加煤炭发热量已成为水泥企业更好,更快发展的重要课题。 由于钝体尾部回流区具有强化流动,稳定燃烧的特点,所以本文想通过在燃烧室内加带钝体,变化边界条件的方式,使用数值模拟软件,模拟煤粉在燃烧室内燃烧过程,了解煤粉颗粒在带钝体燃烧室内的运动规律,分析其流动特性和燃烧状况,正确评估钝体结构对煤粉燃烧影响,并且根据模拟结果,提出较为合理的钝体结构和边界条件,以求到达煤粉最佳燃烧效果。 研究结果表明,随着钝体边长的逐渐增大,回流区长度呈现先增大,后减小的变化趋势。而钝体角度对回流区的影响表现在,随着钝体角度变大,回流区长度逐渐变大,变化幅度开始较大,当角度较大后,变化幅度相对减少。煤粉燃烧受钝体结构变化影响也很大,模拟结果显示,当钝体纵向宽度与燃烧室喷嘴尺寸接近,且钝体结构不阻碍流体从喷嘴流出时,钝体对煤粉燃烧效果较好,煤粉着火燃烧提前;而钝体角度变化也要求钝体纵向宽度接近燃烧室喷嘴尺寸。另外,边界条件入口速度要选择合理,来流速度太小,大量煤粉不能被输送到燃烧室大部分区域,煤粉在喷嘴出口和钝体尾部含量较高,造成这区域煤粉燃烧温度较高;来流速度太大,会使得从喷嘴出来的煤粉具有很高的动能,在经过钝体回流区时,能够挣脱回流区的“拖拽”,煤粉被输送到燃烧室尾部,钝体达不到预热效果。入口来流温度对煤粉燃烧也有影响,温度越高对煤粉燃烧越好。因为当来流温度较低时,温度达不到煤粉着火点,煤粉处于未燃状态,而在来流温度较高时,煤粉能够得到很好的预热,且温度越高,钝体回流区温度与煤粉燃烧温度约接近,煤粉着火提前。


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