燃天然氣高碹頂玻璃熔窯全氧燃燒火焰空間的三維數(shù)值模擬.pdf

1、本文以優(yōu)化玻璃熔窯結(jié)構(gòu)，提高全氧燃燒玻璃熔窯壽命為目的，在綜合燃天然氣全氧燃燒玻璃熔窯燃燒理論與高碹頂全氧熔窯熱工計(jì)算的基礎(chǔ)上，建立了燃天然氣高碹頂玻璃熔窯全氧燃燒火焰空間中燃燒過程的三維數(shù)學(xué)模型。模型包括氣相流動(dòng)、燃燒模型和輻射傳熱模型。其中氣相流動(dòng)使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、燃燒使用非預(yù)混燃燒模型、輻射傳熱使用DO模型。
　　 研究過程，使用Gambit軟件進(jìn)行三維數(shù)學(xué)模型的建立和網(wǎng)格的劃分；使用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的定

2、義及求解，使用Tecplot軟件進(jìn)行結(jié)果的后處理，用圖像來擬合計(jì)算結(jié)果，直觀地表示溫度場的分布和速度場的運(yùn)動(dòng)情況，可視化計(jì)算結(jié)果。
　　 通過對燃天然氣高碹頂全氧燃燒玻璃熔窯熱工過程進(jìn)行了計(jì)算和分析可知，全氧燃燒在熱效率、單耗以及煙氣排放上都有明顯優(yōu)勢，全氧燃燒節(jié)能環(huán)保非常明顯；并且窯內(nèi)水蒸氣濃度大幅度增加，降低了玻璃液粘度及玻璃液表面張力，提高了玻璃液在窯中的對流速度，玻璃液質(zhì)量明顯提高；并改善了玻璃液和耐火材料的溫度均勻性；

3、全氧燃燒有著顯著的優(yōu)勢，但窯內(nèi)水蒸氣濃度的增加大大加劇了對窯內(nèi)耐火材料的侵蝕，熔窯使用壽命劇減。因此，研究能降低窯內(nèi)耐火材料侵蝕的新型玻璃熔窯一高碹項(xiàng)熔窯，很具實(shí)際意義。
　　 本課題研究了日產(chǎn)400t燃天然氣高碹頂全氧玻璃熔窯內(nèi)火焰空間的速度場和溫度場分布情況。從模擬結(jié)果可以看出，高碹頂玻璃熔窯火焰空間溫度場與速度場分布客觀、合理，符合玻璃熔制制度；與普通碹頂全氧燃燒玻璃熔窯相比，高碹頂熔窯改善了窯內(nèi)氣體流動(dòng)與溫度分布，碹頂溫

4、度低且分布均勻，窯內(nèi)煙氣環(huán)流多、在窯內(nèi)停留時(shí)間長，熱效率高，減小了對窯墻及碹頂?shù)臎_刷、減少了碹頂水蒸氣濃度，很好地保護(hù)了窯墻和碹頂耐火材料，延長了全氧燃燒玻璃熔窯的使用壽命；有利于促進(jìn)全氧燃燒技術(shù)在玻璃工業(yè)上廣泛應(yīng)用。
　　 研究結(jié)果表明，所建立的三維數(shù)學(xué)模型能夠比較全面準(zhǔn)確地反映全氧燃燒玻璃熔窯火焰空間溫度場和速度場的分布規(guī)律；采用圖像模擬能更為直觀地表示數(shù)值計(jì)算的結(jié)果。二者結(jié)合對于改善熔窯設(shè)計(jì)參數(shù)、優(yōu)化熔窯的運(yùn)行、提高運(yùn)行效