计算流体动力学在大容量垃圾焚烧炉优化设计中的应用

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1、第22卷第4期广东电力Vo1．22NO．42()()9年4月GUANGDONGELECrRICP0WERApr．2O09文章编号：10()7—290X(20O9)04一()039—04计算流体动力学在大容量垃圾焚烧炉优化设计中的应用张卫(广州环保投资有限公司，广州51O660)摘要：为实现大容量垃圾焚烧炉的优化设计，运用计算流体动力学进行燃烧模拟。以单元网格控制量为基础．把垃圾焚烧炉分成若干小网格区域．分别以FIuent软件和FLIC软件构建炉膛气体流动模型和床层燃烧模型，求解炉内燃烧烟气的温度场和流速场，得到详细的燃烧过程、流场和烟气排放

2、控制过程；在分析烟气流分布对热传递、烟气停留时间、烟气排放质量分数等因素的影响的基础上，提出了垃圾焚烧炉的优化设计方案。关键词：计算流体动力学；大容量垃圾焚烧炉；烟气流中图分类号：TK222文献标志码：BApplicati0n0fC0mputati0nalFluidDynamicsinoptimumDesign0fLarge—capacityWaste—t0一energyFurnaceZHANGWei(GuangzhouEnvironmentalPrOtectiOnlnvestmentCO．．Ltd．．Guangzhou51()660，Ch

3、ina)Abstract：Torea1jzetheopfimumdesignoflarge—capaci￡ywaste-tenergyfur几ace，combusCiOnsimu1ationisperfOrmedwithcOmputationalfluiddynamics(CFD)．BasedOnthecOntrolquantityOfunitgrid．thewaste—tenergyfurnaceisdividedintOsOmesma1lids；F1uentandFLICareusedrespectiVelyforthemodeling

4、offurnacegasflowandbedcombustiontOworkoutthetemperaturefieldandVelOcityfieldOfthef1uegasinfurnace．therebyobtainingdetanedcombustiOnprocess，flowfieldandf1uegasdischargecontrOllingprocess．UponanalyzingtheeffectOffluegasdistributionOntheheattransfer，fluegasretainingjnterValan

5、dmassfracti0nOff】uegasdischarge．etc．，theoptimumdesignschemeispresentedf0rthewaste．to．energyfurnace．Keywor‘ds：computationalfIuiddynamics(CFD)；large—capacitywastefiredfurnace；fIuegasf1ow计算流体动力学(computationalfluid轻松，所生成的网格包括二维的三角形、四边形网dynamics，CFD)是应用数学方法描述物理和化学格，三维的四面体、六面体和混

6、合网格。：现象的一种数据模型模拟工具，通过cFD可以得本文主要探讨运用CFD进行大容量垃圾焚烧到详细的燃烧过程、流场和传热图像，此外，还可炉优化设计的问题。以进行质量和能量守恒方程、湍流方程、化学反1Fluent程序的组成部分和求解步骤应、粒子运动和辐射方面的分析。Fluent软件是目前国际上通用的商业CFD软Fluent软件由前处理器、求解器和后处理器件包，在国际CFD市场上占主导地位，只要涉及组成。前处理器具有强大的组合构建模型能力，其流体、热传递和化学反应等工程问题，都可用中的Gambit用于网格生成；求解器是流体计算的FIuent软

7、件进行解算。Fluent程序提供的无结构核心，可对基于结构化或非结构化的网格进行求网格生成程序，使复杂的几何结构计算变得容易和解；后处理器具有强大的后处理功能。Fluent程序的求解步骤¨1：收稿日期：2008．11．1(1广东电力第22卷a)确定几何形状，生成计算网格(用Gambit烟气对设备影响很大，影响设备效率的主要因也可以读入其它指定程序生成的网格)；素是烟气的种类、颗粒大小、温度和流动速度等，b)选择二维或三维网格来进行模拟计算；因而在设计过程中要充分研究空气喷嘴的位置、传c)输入网格；热墙、局部几何形状等。d)检查网格；2．2网

8、格设置e)选择解法器；CFD燃烧模拟是以控制量为基础，将锅炉分f)选择求解的方程，如层流或湍流(或无粘成若干小区域来进行的，并采用质量和能量守恒方流)、化学组分或化学反应、传热模