垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟

床层模拟计算得到挥发出的气相温度、速度及各组分质量分数作为入口边界条件导入到炉膛气相燃烧模拟计算中.气相燃烧模拟得到的床层辐射温度将作为床层模拟的边界条件再次迭代计算，直至收敛.炉膛的气相燃烧反应将通过商业软件AN-SYS中的FLUENT组件进行模拟，粘性模型采用标准k-ε湍流模型，壁面函数为标准壁面函数，气相燃烧采用有限速率/涡耗散(EDC)模型，化学反应为以下3步：

辐射模型为DO(discreteordinates)模型，采用Simple算法求解压力速度耦合方程，控制方程的离散形式为二阶迎风.炉膛壁面采用绝热边界条件，设置炉排沿程为速度入口，上、下二次风也均为速度入口，出口设为压力出口.

2、计算工况

由于我国垃圾未经分类处理，成分复杂，其飞灰软化温度较煤粉更低，现运行的垃圾炉普遍存在排炉、炉膛、烟道结焦的现象[18]，尤其在炉膛喉部区域，未燃烬颗粒受重力作用在前、后墙的炉拱上沉积，在燃烧高温的辐射下，熔融结焦.大量焦块脱落严重影响机组运行的稳定性.为改善这一现象，考虑在前、后墙炉拱下方投运下二次风，用以加强炉拱区域气流的扰动、减少积灰，同时减少高温区的传热.为考察下二次风的作用，对停运和投运下二次风时炉膛热态燃烧工况分别进行数值模拟，各工况下二次风总风量保持不变.

炉膛上二次风的作用主要提供后期燃烧所需氧量，加强气流扰动，以确保燃料的燃烬，从而提高锅炉的燃烧效率;同时引导高温烟气流向，减少因高温区贴墙而产生的壁面结焦、结渣现象.垃圾炉上二次风的布置形式一般采用对冲或错列布置，如图2所示，对冲布置即前、后墙风口水平位置相对，风口数相同.错列布置即前、后墙风口水平位置交错，后墙风口数减少一个，同时增大风口面积以保证风量不变.

图2前、后墙二次风布置形式：错列、对冲

为比较错列布置和对冲布置的效果，这里分别计算了上二次风风速vH为55m/s时错列布置和对冲布置下的2个工况，分别标记为CL55和DC55.同时为探究上二次风风速的影响，在保证上二次风角度及对冲布置方式不变的情况下，分别计算上二次风风速为45、55、65m/s的3个工况，记为DC45、DC55、DC65.本文计算的工况如表2所示.

表2计算工况的配风设置Tab.2

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