梯度增氧燃烧减排NOx技术在浮法玻璃熔窑中应用的模拟研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

节约能源和保护环境是我国经济可持续发展战略的重要组成部分,随着生活水平的提高,人们对环境质量的要求日益提高。玻璃工业作为传统能源消耗型行业,在节能需求前提下,为了使燃料充分燃烧,很多玻璃熔窑使用了较多的助燃空气,空气中的氮气在高温下与氧气反应会产生大量的nox进入玻璃熔窑烟气中,大量的nox气体排入大气中极易形成酸雨,造成环境污染。玻璃熔窑梯度增氧燃烧减排nox技术因其能够提高玻璃产量和质量、降低生产成本、减少能耗与污染物排放,成为玻璃生产节能减排的有效手段,在国内外得到了较广泛的研究与关注。

玻璃熔窑梯度增氧燃烧减排nox技术是在燃料喷枪的下方通入氧气,并相应减少助燃空气用量,其特点是上部的富燃料火焰层在欠氧的情况下燃烧一段行程后,与下部补充的氧气发生完全燃烧反应,形成了分阶段增氧的梯度燃烧,降低了火焰上部温度,提高了贴近玻璃液面的火焰温度,有效提高了火焰的传热效率。达到节约能耗,降低nox等污染物的排放,提高玻璃质量,延长熔窑寿命的目的。

但采取梯度增氧燃烧技术时增氧枪的安装位置、角度、增氧枪分配的氧气量等因素都直接影响梯度增氧燃烧技术的节能减排效果。且玻璃熔窑火焰空间气体组分有所改变,同时火焰特性也发生了变化,这些变化必然会给玻璃熔窑火焰空间的燃烧状况带来影响。如果用现场实测法做实验,虽反映情况真实,但是测试困难,且耗资巨大,工艺参数不易改动,难以广泛推广应用。而相比之下,数值模拟方法就不具有以上缺点,可以用来很好的预测玻璃熔窑火焰空间的燃烧情况。因此有必要对玻璃熔窑进行数值模拟研究,对玻璃熔窑梯度增氧燃烧火焰空间内的温度场、速度场、玻璃液表面热通量及熔窑内的nox和sox含量及分布进行三维仿真模拟。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

(1)通过案例的学习熟悉并掌握ansys-cfd计算流体软件。对研究对象进行调研学习,结合文献和现场数据对玻璃熔窑进行相关热工计算,得到边界条件等参数;

(2)建立600t/d浮法玻璃熔窑火焰空间的三维几何模型并进行网格划分,选择合理的数学模型和算法进行模拟计算,分析玻璃熔窑火焰空间内的温度场、速度场、玻璃液表面热通量及熔窑内的nox和sox含量及分布;

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,结合文献和现场数据对玻璃熔窑进行相关热工计算,建立浮法玻璃熔窑火焰空间的三维几何模型并划分网格,完成浮法玻璃熔窑在空气助燃且不采用梯度增氧时火焰空间流场的模拟计算。

第9-12周:完成浮法玻璃熔窑增氧枪的不同安装位置、角度,增氧枪不同的氧气分配量等的梯度增氧方案的模拟计算。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] mase h ,oda k . mathematical model of glass tank furnace with batch melting process[j].journal of non-crystalline solids, 1980, 38-39(part-p2):807-812.

[2] abbassi a, khoshmanesh k . numerical simulation and experimental analysis of anindustrial glass melting furnace[j]. applied thermal engineering, 2008,28(5-6):450-459.

[3] 王昌贤, 刘洪源, 沈锦林, et al. 全氧燃烧喷枪火焰空间气流场温度场的数值模拟[j]. 能源工程, 2008(3):4-7.

[4] 韩达, 谢峻林, 梅书霞, et al. 富氧燃烧浮法玻璃熔窑火焰空间的数值模拟[j]. 武汉理工大学学报, 2009(22):55-58.

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