【研究】垃圾焚烧炉炉拱改造与燃烧优化的数值模拟-第2页-北极星固废网

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模拟计算使用垃圾的工业分析(收到基，质量百分比，%)为：水分59%，挥发分25.62%，固定碳 2.08%，灰分13.3%。元素分析(收到基，质量百分比，%)为：碳 15.4%，氢 1.56%，氧 9.73%，氮38%，硫0.28%，氯0.33%。此组数据代表某城市生活垃圾平均性质，其特点是含水量较高，低位热值只有4328 kJ/kg，比设计值5 680 kJ/kg大幅降低。

数学模型及边界条件

数学模型

对垃圾焚烧炉的模拟主要考虑两方面的内容：一是垃圾在炉排上燃烧过程的模拟;二是炉膛内气相燃烧过程的模拟。

式中：F(ug)、F(vg)是表示气体在床层停留时间的函数，可通过Ergun方程求解。

式中：d为固相颗粒直径(m);E0为有效扩散系数;H为焓(J/kg);Q为热源(w/m3) ;S为质量源项 (kg/m3˙s);t为时间(s)，T为温度(K)，u为x轴速度(m/s);v为y轴速度(m/s);x为炉排方向(m);y为床层高度方向(m);Y为组分的质量分数;ρ为床层的大体积密度(kg/m3);λ为热导率(W/m˙K);φ为垃圾层空隙率。下标中：b为床层;g为气体;i为物质种类;s为固相;sb为大体积密度。

求解上述方程，即可获得床层的气体温度、固体温度以及各气体的组分、温度、速度随炉排长度或停留时间的变化。

在炉膛内部，主要考虑的是流动混合问题，模拟过程的基础是气相质量、动量和能量输运的守恒方程，以及描述流动混合、辐射换热以及化学反应的子模型。详细计算步骤参照Fluent用户手册。

原标题：【研究】垃圾焚烧炉炉拱改造与燃烧优化的数值模拟

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