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将FLIC软件模拟计算得到的床层烟气中各组分浓度及温度沿炉排长度方向的分布作为炉膛燃烧的边界条件,以Profile方式导入。控制方程采用Simple算法求解;气相燃烧过程采用涡耗散概念模型(eddy dissipation concept model,EDC);端流粘度模型采用标准双方程模型;辐射传热采用离散 坐标辐射模型(discrete ordinates,DO)。
计算结果分析
原始炉型的模拟结果与分析
1.原始炉型结构简图
根据该焚烧炉实际结构进行几何建模,计算对象如图2所示。为满足计算精度要求,采用结构化网格对计算对象进行网格划分。
2.床层模拟结果
图3是FLIC软件模拟计算得到原始炉型床层表面气相和固相温度沿炉排长度方向的分布。湿垃圾投入焚烧炉后,水分在炉膛火焰的辐射热和固体垃圾与一次风对流传热的双重作用下首先蒸发,随后开始热解过程,伴随挥发分释放、燃烧,释放大量热量。由图3可知,床层表面气相的温度随着水分的蒸发、挥发分与焦炭的燃烧而不断升高。由于垃圾成分的复杂性,易挥发的成分首先释放,燃烧并释放热量,造成温度出现波动。随着挥发分大量释放与燃烧,在炉排长度的2/3左右,气相温度达到最高值1040K;而固相由于含水率较高,温度升高较为缓慢,达到最高温度的时间滞后于气相。随着挥发 分和固定碳的燃尽,床层表面气相温度逐渐降低,而对应的固体温度由于受到炉膛高温烟气的辐射作用,温度依然较高。
3.气体组分模拟结果
图4是床层表面烟气中气体组分的质量分数沿炉排长度方向的分布图。由于垃圾含水率较高,大约在炉排的7.8m处,蒸发过程才基本结束。在炉排1.9m左右处,固相垃圾中易挥发成分的析出导致CmHn。和CO出现第1个波峰,燃烧使得氧浓度急剧降低至几乎为0,随后快速回升到初始浓度。在炉排6.2m左右CmHn和CO出现第2个波峰,此阶段垃圾成分大量热解,CmHn和CO的含量较高,随热解过程的完成和燃烧过程的进行,两者含量下降, O2浓度再次迅速下降。此后,反应过程变慢,O2浓度逐渐上升,最后达到初始浓度。此外,床层表面烟气中的CO主要来源于挥发分析出和燃烧过程,在垃圾干燥和燃尽段含量较少。
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