本文關(guān)鍵詞：堿回收鍋爐黑液霧化冷態(tài)數(shù)值模擬研究

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【摘要】：堿回收鍋爐中黑液霧化效果決定了其燃燒狀況。黑液的霧化效果較好時(shí),液滴在爐膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中得到適當(dāng)干燥,并在爐膛底部形成一定形狀的焦床,使燃燒維持在良好狀態(tài)。然而,如果此時(shí)的霧化液滴太小,又會(huì)過(guò)早進(jìn)入熔融狀態(tài),不能形成良好狀態(tài)的焦床,而且會(huì)伴有大量機(jī)械攜帶,此時(shí)黑灰易在水冷壁、水冷屏等處積累形成堿塊,若在吹灰時(shí)掉下,便會(huì)破壞焦床。若霧化質(zhì)量較差,大尺寸液滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中干燥程度不佳,又會(huì)堵塞噴口。因此,鑒于黑液的特殊性質(zhì),有必要通過(guò)數(shù)值模擬研究堿回收鍋爐內(nèi)黑液的霧化效果,以便于堿回收鍋爐及黑液噴槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化,從而降低生產(chǎn)成本,提高鍋爐的運(yùn)行效率。本文首先采用控制體積分?jǐn)?shù)方法的多相流模型(VOF模型)對(duì)壓力—旋流霧化噴嘴進(jìn)行了數(shù)值模擬研究:驗(yàn)證了黑液的層流假設(shè),發(fā)現(xiàn)黑液粘度及表面張力與霧化液滴粒徑成正比,而黑液密度與霧化液滴粒徑成反比;通過(guò)研究噴嘴不同的初始化方法、進(jìn)口壓力及結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)黑液霧化特性的影響,總結(jié)出五種較優(yōu)的噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸搭配方案,并結(jié)合工況要求,獲得了其工作壓力與霧化特性參數(shù);確定了黑液顆粒的最終穩(wěn)定速度約在3.5 m/s左右。其次,利用湍流模型模擬得到堿回收鍋爐的穩(wěn)態(tài)空氣流場(chǎng),發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)射流在四個(gè)墻角處發(fā)生撞擊,造成能量損失,不利于加強(qiáng)混合;二次風(fēng)兩側(cè)的射流偏向了側(cè)墻,有可能形成結(jié)渣,加速腐蝕等影響;三次風(fēng)的高速射流能夠有效地沖散爐膛中心的高速上升氣流,有效地抑制了機(jī)械攜帶。但是總體來(lái)說(shuō),該堿回收鍋爐的配風(fēng)還是很合理的。最后,使用離散相cone噴霧模型,擬合五種優(yōu)化搭配噴嘴的霧化特性參數(shù),通過(guò)耦合計(jì)算,將黑液液滴與堿回收鍋爐的穩(wěn)態(tài)空氣流場(chǎng)結(jié)合,并且考慮了液滴運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的破碎、碰撞與合并,得到堿回收鍋爐的冷態(tài)流場(chǎng),進(jìn)一步分析了堿回收鍋爐的壓力場(chǎng)、湍動(dòng)能分布及顆粒分布。研究發(fā)現(xiàn):前墻及右墻壁面存在結(jié)渣隱患;使用開(kāi)口尺寸為16mm,旋流片孔徑為11mm的噴嘴(16-11噴嘴)時(shí),爐膛內(nèi)黑液的霧化效果好于開(kāi)口尺寸為8mm,旋流片孔徑為8.5mm的噴嘴(8-8.5噴嘴);噴嘴的霧化錐角及初始液滴尺寸范圍是影響爐膛內(nèi)黑液干燥和燃燒效果的主要霧化特性參數(shù),當(dāng)黑液液滴的最小尺寸大于0.6mm時(shí),對(duì)液滴的干燥及機(jī)械攜帶的抑制均有較好的效果。
【關(guān)鍵詞】：黑液 壓力—旋流噴嘴 霧化特性 堿回收鍋爐 冷態(tài)流場(chǎng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK222
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 堿回收鍋爐數(shù)值模擬研究進(jìn)展13-14
• 1.2.2 黑液霧化的研究進(jìn)展14-16
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 黑液霧化過(guò)程數(shù)值模型17-27
• 2.1 黑液噴嘴霧化過(guò)程數(shù)值模型17-20
• 2.1.1 濺板式噴嘴17
• 2.1.2 壓力—旋流噴嘴17-20
• 2.2 單噴嘴黑液霧化特性研究數(shù)值模型20-23
• 2.2.1 VOF模型20-22
• 2.2.2 液相湍流模型22-23
• 2.3 爐膛內(nèi)黑液霧化效果研究數(shù)值模型23-26
• 2.3.1 離散相模型23-24
• 2.3.2 液滴破碎模型24-25
• 2.3.3 液滴碰撞與聚合模型25
• 2.3.4 氣相湍流模型25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 壓力—旋流霧化噴嘴數(shù)值模擬研究27-55
• 3.1 壓力—旋流霧化噴嘴數(shù)學(xué)物理模型27-31
• 3.1.1 物理模型與簡(jiǎn)化27-28
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分(ICEM)28-30
• 3.1.3 數(shù)值方法30
• 3.1.4 邊界條件及模型求解設(shè)置30-31
• 3.2 初始化設(shè)置方案研究31-38
• 3.2.1 黑液流動(dòng)狀態(tài)32-33
• 3.2.2 噴嘴內(nèi)黑液初始體積分?jǐn)?shù)33-36
• 3.2.3 黑液屬性36-38
• 3.3 黑液噴射過(guò)程38-40
• 3.4 噴嘴進(jìn)口壓力的影響40-46
• 3.4.1 速度場(chǎng)分析40-42
• 3.4.2 質(zhì)量流量與液膜厚度42-43
• 3.4.3 霧化特性參數(shù)及噴嘴流場(chǎng)43-46
• 3.5 噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸的影響46-53
• 3.5.1 旋流片孔徑46-49
• 3.5.2 噴嘴出口直徑49-52
• 3.5.3 確定裝配方案及優(yōu)化建議52-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 第4章 堿回收鍋爐冷態(tài)數(shù)值模擬研究55-88
• 4.1 堿回收鍋爐數(shù)學(xué)物理模型55-59
• 4.1.1 物理模型55-56
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分(ICEM)56-58
• 4.1.3 數(shù)值方法58-59
• 4.1.4 邊界條件及模型求解設(shè)置59
• 4.2 壓力—旋流噴嘴工作壓力及霧化特性參數(shù)59-64
• 4.2.1 噴嘴工作壓力60-62
• 4.2.2 噴嘴出口速度分布62-63
• 4.2.3 噴嘴霧化特性參數(shù)63-64
• 4.3 堿回收鍋爐空氣速度流場(chǎng)分析64-74
• 4.3.1 一次風(fēng)流場(chǎng)分析65-67
• 4.3.2 二次風(fēng)流場(chǎng)分析67-69
• 4.3.3 三次風(fēng)流場(chǎng)分析69-71
• 4.3.4 堿回收鍋爐中心對(duì)稱截面流場(chǎng)分析71-74
• 4.4 堿回收鍋爐冷態(tài)流場(chǎng)模擬結(jié)果74-86
• 4.4.1 爐膛內(nèi)壓力分布74-76
• 4.4.2 爐膛內(nèi)湍動(dòng)能分布76-78
• 4.4.3 爐膛內(nèi)黑液顆粒分布78-86
• 4.5 本章小結(jié)86-88
• 結(jié)論88-89
• 未來(lái)工作展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 蔡千華;;日本造紙廠黑液堿回收爐的開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)例[J];國(guó)際造紙;2008年03期

2 劉洪鵬;肖劍波;李惟毅;陳冠益;王擎;;65t/h高低差速循環(huán)流化床流動(dòng)特性模擬[J];化工進(jìn)展;2013年02期

3 劉紅;解茂昭;劉宏升;劉戈;王淑春;;單液滴在多孔介質(zhì)內(nèi)碰壁過(guò)程的數(shù)值模擬[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2011年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張永良;離心噴嘴霧化特性實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2013年

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本文編號(hào)：835607