硅碳棒窯爐燃燒系統傳熱效率
2024-11-24 12:30:46 點擊：
在傳統橫火焰硅碳棒窯爐中采用的側燒噴槍，其噴槍安裝在硅碳棒窯爐胸墻上，燃料燃燒形成火焰與玻璃池窯表面平行，硅碳棒窯爐燃燒空間主要通過火焰的輻射傳熱和高溫煙氣與玻璃液面的對流換熱向玻璃池窯傳遞能量。由于側燒噴槍形成的火焰覆蓋面積大，火焰在玻璃池窯上方均勻分布可以實現大面積玻璃液的均勻加熱。通過控制燃料量和比例分配還可以精準控制硅碳棒窯爐內溫度分布。然而，相比頂燒技術，采用側燒噴槍的硅碳棒窯爐其燃料燃燒形成的火焰與玻璃液熱交換強度較弱，硅碳棒窯爐燃燒系統傳熱效率相對較低。
ANSYS Fluent軟件可采用有限元法和有限體積法離散變量，軟件是采用有限體積法離散變量，兩者都可用于玻璃熔窯流體流動、傳熱和質量交換以及化學反應過程的研究。ANSYS Fluent是一種通用流體力學計算軟件，適用于各種復雜形狀和工況的流體狀態模擬軟件包含的數學模型豐富，網格劃分技術和求解算法先進，模擬求解精度高，適用性廣。GFM是一種玻璃硅碳棒窯爐專用模擬軟件，模型求解是對玻璃池窯模型和火焰空間模型分別進行計算，通過火焰空間與玻璃池窯藕合面的物質和熱量迭代交換實現火焰空間與池窯模型的藕合，針對玻璃硅碳棒窯爐模擬精度較高，是一款工程應用軟件。
為改善玻纖硅碳棒窯爐燃燒狀況，提高熱效率和熔化率，本文采用捷克公司開發的GFM軟件開展玻纖硅碳棒窯爐燃燒方式的數值模擬研究，探究頂燒和側燒兩種燃燒方式對燃燒空間溫度場、煙氣流場、玻璃液溫度場和傳熱效率的影響規律，為優化玻纖硅碳棒窯爐燃燒系統、指導實際生產調整提供依據。
研究采用捷克公司開發的GFM軟件建立玻璃硅碳棒窯爐三維數值模型并對模型進行網格劃分。頂燒、側燒硅碳棒窯爐模型幾何結構及網格劃分如圖1、圖2所示。
以設計熔化量184 t/d的玻璃纖維熔窯為研究對象，該熔窯燃燒空間長17. 3 m，寬6. 0 m，胸墻高1.3 m,以天然氣為燃料，總燃氣流量為887. 8 Nm·h，純氧助燃。采用頂燒方式的硅碳棒窯爐，燃氣噴槍安裝在大暄頂部，其中大暄兩側各4支，大暄前段中間1支，共9支噴槍，編號分別為1#}9#,噴槍排列如圖1(a)所示。頂燒燃氣噴槍距離及燃氣流量如表1所示。
采用側燒方式的硅碳棒窯爐，噴槍安裝在硅碳棒窯爐兩側胸墻上，噴槍中心距玻璃液面高度為0. 6 m，五對噴槍錯位排列，編號分別為1'#一10'#，如圖2(a)所示，側燒燃燒器距離及燃氣流量如表2所示。http://www.yagpc.com/
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