小型卧式干燥用燃煤热风炉流动与传热过程的数值分析及结构设计

发布时间：2020-11-15 01:54

　　 基于我国富煤、少油、贫气的能源结构特点以及燃油、燃气昂贵的价格,使用燃煤热风炉来干燥农产品不仅能够节约成本,而且燃料来源更广。然而,目前燃煤热风炉存在燃烧不充分、热效率低、污染物排放严重等问题,所以如何改进现有燃煤热风炉结构,使之高效燃烧、降低排放污染,对于保护环境具有重大的意义。针对上述热风炉存在的问题,本文研制了一种多回程反烧结构、产生热风无污染的小型干燥用卧式燃煤热风炉,旨在使煤燃料高效燃烧、降低污染物排放,实现节能、环保、低成本的农产品干燥。本文利用FLUENT软件对热风炉燃烧室进行了燃烧数值模拟计算,同时搭建了实验台并用实验验证了数值模拟计算的合理性;最后又通过数值模拟计算的方法对热风炉燃烧室进行了结构改进。(1)小型燃煤热风炉系统的设计与实验样机的搭建。首先,对燃煤热风炉的工作原理与基本组成进行了研究,然后对热风炉设备进行了设计与选型,包括燃料燃烧系统,空气换热系统及脱硫除尘系统等,燃料燃烧系统设计为卧式多回程反烧结构,空气换热系统设计为翅片管壳式换热器,脱硫除尘系统选用湿式脱硫除尘器,并搭建了实验样机。(2)对燃煤热风炉燃烧室进行数值模拟计算和验证。本文采用FLUENT软件对燃煤热风炉燃烧室内燃烧状况进行数值模拟分析。建立了热风炉燃烧室几何模型,并对计算模型进行网格划分,选用湍流模型、组分模型、离散相模型、辐射换热模型、颗粒相燃烧模型进行了煤在热风炉燃烧室内燃烧过程的数值模拟,通过对温度分布云图、流场分布云图、组分浓度分布云图、压力分布云图及颗粒浓度分布云图进行了分析研究,得出结论:燃烧高温区位于炉排底部与第二挡板顶部之间区域,第三燃烧室内的温度不断降低;第一燃烧室与第二燃烧室内气流湍流强度较大,在第三燃烧室内烟气流动较为平缓;大部分颗粒物主要集中分布在炉排底部区域,随着气流绕挡板流动,颗粒物浓度逐渐减少;整个燃烧室都处于负压状态下运转。对数值模拟进行了测温验证实验,得出模拟的结果与实验值基本一致,并且两者的相对误差均在10%以内,从而证明了数值模拟结果的可靠性,为后文对热风炉结构的研究与改进提供了坚实的参考依据。(3)对燃煤热风炉燃烧室结构进行改进。通过改变第三挡板的长度、增加二次风口等形式,对燃煤热风炉的燃烧室结构进行了改进,使用FLUENT软件对改进后的热风炉燃烧室进行模拟,通过查看炉内温度场、炉内颗粒浓度、炉内可燃气体(CO+H_2+CH_4)的平均质量分数,并与上一小节模拟后得出的结果进行对比分析得出结论:减短第三挡板长度30mm可以得到炉膛出口最高温度;增加第三挡板的长度40mm可以更有效降低了炉膛出口处颗粒物的排放;炉膛增开二次风口可以更有效降低炉膛出口处(CO+H_2+CH_4)的平均质量分数。综合多种因素对比分析,得到了热风炉燃烧室内第三挡板的长度为280mm。
【学位单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS203
【部分图文】：

口 3.烟 出口 4.热风出口 5.冷风门出风口接干燥 8.助燃风 9.冷空图 1-1 JRF 热风炉结构简图. 1-1 Structural sketch of JRF hot blast s于间接加热方式的热风炉，采用多，主要性能指标达到国内先进水

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15图 2-3 热风炉燃烧室结构图 2-3 Structure diagram of hot blast stove combustion ch炉排，它是由6根条杆状炉条拼凑起来的，炉排高度为 30～40mm，每根炉条两端较厚，其余方面可以节省材料，又有利于堆放燃料，避免之间留有足够的通风空隙（大概为 15mm）,为 30mm 左右的钢筋，炉条均匀的摆放在钢筋钢筋条构成了一个联动装置；通过抖动摇动杆显的优势：通过抖动炉排不仅能够控制一次风
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本文编号：2884195