水包和烟道口结构对浮法玻璃熔窑关键工况参数影响的数值模拟研究

论文摘要

本文综合评述了国内外玻璃熔窑全氧燃烧技术以及浮法玻璃熔窑数值模拟的研究方法。基于对燃天然气浮法玻璃熔窑理论的细致研究,建立了燃天然气全氧助燃玻璃熔窑火焰空间、玻璃池窑的数学模型,利用Gambit前处理软件建立了玻璃熔窑的三维空间模型,采用Fluent软件,以460t/d浮法玻璃熔窑为模拟对象,分析研究了卡脖处水包位置和压入深度变化对璃熔窑的生产能力以及熔窑内玻璃液温度场、流场的影响。结果表明：(1)随着水包压入深度适当增加,水包前后玻璃液的环流强度增加,回流减少,有利于降低热耗。(2)当水包位置由卡脖入口向卡脖出口移动时,玻璃液在卡脖入口处的生产流量和回流量逐渐增加,但其平均温度却随之降低；而在卡脖出口处玻璃液的生产流量、回流量却减少,而其平均温度都也逐渐降低。之后,还模拟研究了只有一对烟气出口的玻璃溶窑火焰空间,分析了烟气出口面积和位置变化对火焰燃烧空间温度场、气流场及窑压的影响情况。结果显示：(1)随着烟气出口面积的增加,玻璃熔窑内压力下降,窑内平均压力与烟气出口面积满足指数衰减关系。当单侧烟气出口面积为0.36m2时,窑内平均压力约为6Pa。烟气出口面积改变对火焰形态以及温度场的影响不明显。(2)烟气出口位置的改变造成玻璃熔窑内压力场的变化,随着烟道口的前移,窑压平均值逐渐下降,尾气温度先升高后降低。最后,在以上研究玻璃溶窑火焰空间和玻璃池窑的基础上,进行了池窑玻璃液和燃烧空间界面处热传输的耦合模拟研究。初步探明了界面处温度、传输热流值、发射系数、导热系数等对热传输的影响规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 浮法玻璃熔窑技术的现状
• 1.2 玻璃熔窑全氧燃烧技术研究概况
• 1.2.1 全氧燃烧技术的优点
• 1.2.2 全氧燃烧技术要旨
• 1.3 玻璃熔窑数学模拟技术研究综述
• 1.3.1 火焰空间模拟研究综述
• 1.3.2 玻璃池窑模拟研究综述
• 1.3.3 耦合模拟相关研究
• 1.4 课题任务和意义
• 第二章 玻璃熔窑三维模拟物理模型
• 2.1 玻璃池窑模型及主要参数
• 2.1.1 研究对象
• 2.1.2 玻璃的熔制过程
• 2.1.3 玻璃池窑物理模型假设
• 2.1.4 边界条件
• 2.2 火焰空间模型及主要参数
• 2.2.1 研究对象
• 2.2.2 燃烧空间物理模型建立和假设
• 2.2.3 燃烧主要参数模型
• 2.2.4 边界条件
• 第三章 玻璃池窑水包模拟结果分析
• 3.1 玻璃池窑建模和参数设置
• 3.1.1 Gambit建模
• 3.1.2 Fluent参数设置
• 3.2 卡脖水包深度变化对温度场、流场和回流的影响
• 3.2.1 截面温度场
• 3.2.2 流场分析
• 3.2.3 回流数据分析
• 3.3 卡脖水包位置变化对温度场、流场、回流的影响
• 3.3.1 截面温度场
• 3.3.2 流场分析
• 3.3.3 回流数据分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 火焰空间烟道口模拟结果分析
• 4.1 火焰空间建模和参数设置
• 4.1.1 Gambit建模
• 4.1.2 Fluent参数设置
• 4.2 烟道口大小变化对温度场、流场、组分和窑压的影响
• 4.2.1 温度场结果
• 4.2.2 流场结果
• 4.2.3 组分结果分析
• 4.2.4 窑压分析
• 4.3 烟道口位置变化对温度场、流场、组分和窑压的影响
• 4.3.1 截面温度场
• 4.3.2 流场分析
• 4.3.3 组分分析
• 4.3.4 窑压分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 火焰空间与玻璃液热传输耦合模拟探究
• 5.1 基本假设和参数设置
• 5.1.1 基本假设
• 5.1.2 燃烧空间建模和参数设置
• 5.1.3 玻璃池窑建模和参数设置
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 高温数据结果
• 5.2.2 降温后的数据结果
• 5.2.3 数据结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历
• 攻读学位期间发表的学术论文