高溫陶瓷窯爐內(nèi)NOx生成機(jī)理的基礎(chǔ)研究.pdf

1、我國(guó)是陶瓷生產(chǎn)大國(guó)，日用陶瓷和建筑衛(wèi)生陶瓷均居世界第一，然而陶瓷窯爐燒成中有害廢氣嚴(yán)重污染了環(huán)境。目前，對(duì)于陶瓷窯爐燒成中生成的NOx仍然沒(méi)有找到一條經(jīng)濟(jì)可行的治理辦法，因此，本文借助計(jì)算流體力學(xué)(CFD)-FLUENT軟件研究陶瓷燒成過(guò)程中NOx的生成機(jī)理，以找到陶瓷燒成中影響NOx生成的主要因素，為減少及治理NOx排放進(jìn)行基礎(chǔ)性研究。 本文以FLUENT軟件的前處理器Gambit對(duì)陶瓷梭式窯的幾何模型進(jìn)行建模，以結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和

2、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合對(duì)窯體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選用FLUENT軟件的非預(yù)混燃燒模型進(jìn)行燃燒模擬；選用RNGk-e湍流模型，能量方程及P-1輻射模型，作為FLUENT模擬陶瓷燒成過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。以液化石油氣和重油作為燃燒模擬的燃料，對(duì)熱力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx進(jìn)行模擬。根據(jù)陶瓷燒成的升溫曲線，窯體、坯體材料的物性參數(shù)和熱平衡計(jì)算，確定燃料、助燃空氣入口速度，窯內(nèi)流體的對(duì)流換熱系數(shù)，窯墻的熱流密度等邊界條件。在數(shù)值計(jì)算方法上，選用FL

3、UENT提供的分離求解器，在初始計(jì)算中先計(jì)算流場(chǎng)，達(dá)到收斂以后引入能量方程和動(dòng)量方程，并且能量方程和動(dòng)量方程先取一階迎風(fēng)格式，也是達(dá)到收斂以后選用二階迎風(fēng)格式，再迭代至最終收斂。在算法上，選用SIMPLEC算法以提高收斂性。經(jīng)模擬得出以下結(jié)論： 1、陶瓷燒成中，快速升溫將增加NOx的生成。 2、還原氣氛具有阻礙NOx隨著溫度升高而增加的作用，且阻礙能力并不隨著還原氣氛的減弱而降低。然而，還原氣氛僅僅是阻礙NOx在高溫階段

4、的繼續(xù)增加，而不能從真正意義上的減少NOx生成。 3、在一般的陶瓷燒成溫度范圍內(nèi)，燃料型NOx是控制NOx生成的主要原因，根據(jù)不同的中間產(chǎn)物，占90％-98％；熱力型NOx影響較小，占5％-21％；快速型NOx可忽略為零。對(duì)于燃料型NOx，不同的反應(yīng)中間產(chǎn)物對(duì)NOx生成有不同的影響。 4、陶瓷燒成中NOx的生成主要受到窯內(nèi)煙氣流速及溫度的影響。煙氣流速較大的區(qū)域NOx濃度較小，反之，NOx濃度較大。燃料型NOx的生成隨著