二次风对垃圾焚烧炉燃烧影响的数值模拟

2.1无二次风情况下

为便于分析对比,首先计算了无二次风时炉膛内气相燃烧情况,得到了炉膛内气体的流线及温度、停留时间的分布情况。

图2为无二次风时焚烧炉气体流线图。由图可知,气体在炉膛内的轨迹比较平滑,没有紊流现象;在炉膛与余热锅炉连接的拐角处有涡流产生;大部分气体在焚烧炉内轨迹比较平滑,没有形成湍流,不利于可燃气体的充分燃烧。

图3为无二次风时焚烧炉温度分布图。锅炉中心截面烟气平均温度为1143K,大于1123K,但锅炉内温度分布很不均匀,不能满足二噁英有控制的要求。可燃组分在炉膛内没有充分燃烧;随着烟气流动,可燃组分与氧化剂不断混合,在余热锅炉区进一步燃烧;在余热锅炉的中下部,温度达到最高,最高温度为1634K。

图4为无二次风炉膛内气体停留时间。由于炉膛尺寸较大,烟气在炉膛内停留时间较长。大部分气体的停留时间在4.5s以内,平均停留时间为2.8s,但有相当部分的烟气停留时间小于1.5s,这不利于二噁英的有效控制。

2.2有二次风情况下

二次风对增强炉内扰动,加强湍流具有十分重要的作用。为取得更好的焚烧效果,对焚烧炉二次风系统进行了优化布置。二次风通过喷嘴喷入焚烧炉,在炉膛前拱部经过优化的位置布置两排喷嘴,每排设置6个;在余热锅炉入口布置过度燃烧空气喷嘴,每边设置8个,如图5所示。二次风为常温压缩空气,喷射速度为60m/s。

图6为有二次风时焚烧炉气体流线图。由图可见,二次风提高了锅炉内的烟气混和度。增加二次风后,炉内气体轨迹比不加二次风时要紊乱和复杂的多。在炉膛前壁喷嘴前,在二次风的扰动下,气体的轨迹线更加曲折迂回。二次风使炉内湍流和烟气混合增强,并延长了烟气在炉内的停留时间,促进了燃烧。

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