高温陶瓷窑炉内nox生成机理的基础研究

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1、摘要我国是陶瓷生产大国，日用陶瓷和建筑卫生陶瓷均居世界第一，然而陶瓷窑炉烧成中有害废气严重污染了环境。目前，对于陶瓷窑炉烧成中生成的NOx仍然没有找到一条经济可行的治理办法，因此，本文借助计算流体力学(CFD)一FLuENT软件研究陶瓷烧成过程中N0x的生成机理，以找到陶瓷烧成中影响NOx生成的主要因素，为减少及治理NOx排放进行基础性研究。本文以FLUENT软件的前处理器Gambit对陶瓷梭式窑的几何模型进行建模，以结构化网格和非结构化网格相结合对窑体进行嘲格划分。选用FLUENT软件的非预混燃烧模型进行燃烧模拟；选用RNGk-e湍流模型，能量方程及P一1辐射模型，作为FLUENT模拟陶瓷

2、烧成过程的数学模型。以液化石油气和重油作为燃烧模拟的燃料，对热力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx进行模拟。根据陶瓷烧成的升温曲线，窑体、坯体材料的物性参数和热平衡计算，确定燃料、助燃空气入口速度，窑内流体的对流换热系数，窑墙的热流密度等边界条件。在数值计算方法上，选用FLUENT提供的分离求解器，在初始计算中先计算流场，达到收敛以后引入能量方程和动量方程，并且能量方程和动量方程先取一阶迎风格式，也是达到收敛以后选用二阶迎风格式，再迭代至最终收敛。在算法上，选用sIMPLEc算法以提高收敛性。经模拟得出以下结论：l、陶瓷烧成中，快速升温将增加NOx的生成。2、还原气氛具有阻碍NOx随着温度

3、升高而增加的作用，且阻碍能力并不随着还原气氛的减弱而降低。然而，还原气氛仅仅是阻碍NOx在高温阶段的继续增加，而不能从真正意义上的减少NOx生成。3、在一般的陶瓷烧成温度范围内，燃料型NOx是控制NOx生成的主要原因，根据不同的中间产物，占90％一98％；热力型NOx影响较小，占5％--21％；快速型NOx可忽略为零。对于燃料型NOx，不同的反应中间产物对NOx生成有不同的影响。4、陶瓷烧成中NOx的生成主要受到窑内烟气流速及温度的影响。烟气流速较大的区域NOx浓度较小，反之，NOx浓度较大。燃料型NOx的生成随着温度的升高而增大。5、釉料和坯料对NOx的生成具有一定的影响。关键词：陶瓷烧成

4、；FLUENT软件；数值模拟；梭式窑；NOx生直墨三盔堂璺主兰堡丝苎AbstractNow,Chinaisoneofthebiggestceramicmanufacturecountriesintheworld．Forexample，theoutputofdomesticceramicsandarchitecturalpotteriesistheNO．1intheworld．Theenvironmentispollutedbytheexhaustgasofceramickiln．However，economyandfeasiblemanagementmethodhasnotbeenfound

5、tocontrolformationofthebanefulNOxfromtheexhaustgasofceremickiln．ThispapersimulatedtheNOxformationmechanisminceramicsinteringprocesswiththeFluentsoftware，inordertodiscusssomefactorstoinfluencetheNOxformation．Gambit，asafore．processor,wasusedtoformgeometricalmodelsofshuttlekiln．whichweremeshedbvastruc

6、turedandunstructuredmesh．Combustionwasmodeledbyusingthenon-premixedcombustionmodel．RNG．i}一emodel．energyequation，andP—lmodelwereusedasmathematicalmodel．Boundaryconditionsofthemathematicalmodels，suchasinletvelocity，theheattransfercoe筒cientofconvection，heatfluxandSOon，weremadecertainlybyparametersofph

7、ysicalcharacteristicsofkilnwallandbody，basedontheriseintemperaturecurveandheatengineeringcalculationresults．Otherwise，Segregatedsolvewasused，andtheenergyandmomentumequationswereaddedintothemodels，aftertheca