燃天然气高碹顶玻璃熔窑全氧燃烧火焰空间的三维数值模拟

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1、燃天然气高碹项玻璃熔窑全氧燃烧火焰空间的三维数值模拟摘要本文以优化玻璃熔窑结构，提高全氧燃烧玻璃熔窑寿命为目的，在综合燃天然气全氧燃烧玻璃熔窑燃烧理论与高碹顶全氧熔窑热工计算的基础上，建立了燃天然气高碹项玻璃熔窑全氧燃烧火焰空间中燃烧过程的三维数学模型。模型包括气相流动、燃烧模型和辐射传热模型。其中气相流动使用标准k—s湍流模型、燃烧使用非预混燃烧模型、辐射传热使用DO模型。研究过程，使用Gambit软件进行三维数学模型的建立和网格的划分；使用Fluent软件进行数学模型的定义及求解，使用Tecplot软件进行结果的后处理，用图像来拟合计算结果，直观地表示温度场的分布和速度场的运动情况，可视化

2、计算结果。通过对燃天然气高碹项全氧燃烧玻璃熔窑热工过程进行了计算和分析可知，全氧燃烧在热效率、单耗以及烟气排放上都有明显优势，全氧燃烧节能环保非常明显；并且窑内水蒸气浓度大幅度增加，降低了玻璃液粘度及玻璃液表面张力，提高了玻璃液在窑中的对流速度，玻璃液质量明显提高；并改善了玻璃液和耐火材料的温度均匀性；全氧燃烧有着显著的优势，但窑内水蒸气浓度的增加大大加剧了对窑内耐火材料的侵蚀，熔窑使用寿命剧减。因此，研究能降低窑内耐火材料侵蚀的新型玻璃熔窑一高碹项熔窑，很具实际意义。本课题研究了日产400t燃天然气高碹顶全氧玻璃熔窑内火焰空间的速度场和温度场分布情况。从模拟结果可以看出，高碹顶玻璃熔窑火焰空

3、间温度场与速度场分布客观、合理，符合玻璃熔制制度；与普通碹顶全氧燃烧玻璃熔窑相比，高碹顶熔窑改善了窑内气体流动与温度分布，碹项温度低且分布均匀，窑内烟气环流多、在窑内停留时间长，热效率高，减小了对窑墙及碹顶的冲刷、减少了碹顶水蒸气浓度，很好地保护了窑墙和碹项耐火材料，延长了全氧燃烧玻璃熔窑的使用寿命；有利于促进全氧燃烧技术在玻璃工业上广泛应用。研究结果表明，所建立的三维数学模型能够比较全面准确地反映全氧燃烧玻璃熔窑火焰空间温度场和速度场的分布规律；采用图像模拟能更为直观地表示数值计算的结果。二者结合对于改善熔窑设计参数、优化熔窑的运行、提高运行效率具有一定的实用意义和指导意义。关键词：高碹顶，

4、全氧燃烧，玻璃熔窑，数值模拟，火焰空间ⅡTHIⅧE．DIMENSIoNALSIMULATIoNoFHIGHCRoWNoXY．NATURALGASFIRINGGLASSFURNACECoMBUSTIoNSPACEABSTRACTThepurposeofthispaperistoimproveglassfurnacestructure，toprolongthelifeofoxy．fuelfiringglassfurnace．Thethree．dimensionalmathematicalmodelofnaturalgasfiredhi曲-crownglassfumaceoxy—fuelcombus

5、tionspaceinthecombustionprocessissetup．onthebasisofoxy．fuelcombustionofnaturalgasfiredglassfurnacecombustiontheoryandhigh-crownoxy-fuelcombustionfurnacethermalcalculation．Themodelincludinggasphaseflow,combustionmodelandradioactiveheattransfermodel．Thegasphaseflowusingastandard七一占turbulencemodel．Non．

6、premixedcombustionisusedbyCombustionmodeluse．TheradioactiveheattransferisusedDOmodel．theresearchprocess，theGambitsoftwarewasusedforestablishthethree．dimensionmathematicalmodelandpartitionthegrid．theFluentsoftwareisusedforthedefinitionandsolvingofmathematicalmodels，theTecplotsoftwareisusedforthefinal

7、lyresultstreatment，thegraphicsareusedforfittingexperimentresults，intuitivelyexpressthetemperaturedistributionandsportssituationofvelocityfield，visualizationofsimulationresults．Combustionofnaturalgasth