层燃炉排上城市固体垃圾燃烧过程的数值模拟

摘要

本文针对运动炉排上的垃圾燃烧过程利用PHOENICS软件进行了数值模拟，并将模拟的结果与试验的结果进行了比较分析，以充分理解垃圾燃烧过程，燃料层的温度变化，燃料的质量变化，产生的气体成分等。还分析比较了不同一次风率下的燃烧过程。
　　在数值模拟中，水分蒸发采用的扩散模型，挥发分析出采用的是单步反应模型，焦炭采用的是扩散-动力模型。
　　模拟与试验对比结果显示，在垃圾燃烧的过程中，水分蒸发阶段占据的时间最长，它是影响燃烧速率的主要因素。由于热源设置在垃圾上层，燃料通过辐射换热获取热量，然后在燃料层间以导热、对流换热及辐射换热的形式将热量传递下去，则温度首先会从燃料的上方传播，燃料在此期间会经历干燥，热解，焦炭燃烧及燃尽的过程。
　　按照实际一次风风量与设计一次风风量比值，分别选取了50％，70%，90%，110%五个工况进行了模拟，并与试验进行对比。从失重曲线，温度分布分析得知50%，70%对应的工况是比较吻合的，而其余的几个工况，在燃烧时间上显示出或迟或早的现象，主要原因来自于干燥阶段。在气体分析方面，模拟结果显示除了CO不理想外，O2,CO2都可以在定性上预测结果。
　　本文的研究表明，采用修改后的数学模型，可以深入认识垃圾燃烧的过程，充分了解热量的传递过程，气体生成过程，也可以预测到垃圾燃烧的最高温度，并预测垃圾燃烧过程的趋势。

目录

层燃炉排上城市固体垃圾燃烧过程的 数值模拟

NUMERICAL SIMULATION OF MUNICIPAL SOLID WASTE COMBUSTION IN A FIXED BED

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 垃圾焚烧技术

1.2.1 垃圾焚烧的条件

1.2.2 垃圾焚烧炉炉型

1.2.3 机械炉排炉垃圾燃烧的工艺特点

1.2.4 几种机械炉排的简要介绍

1.3 相关数值模拟综述

1.4 PHOENICS数值模拟软件

1.4.1 PHOENICS软件的基本结构

1.4.2 PHOENICS程序中边界条件的处理方法

1.5 课题研究的意义和主要内容

1.5.1 研究意义

1.5.2 主要内容

第2章 炉排上燃烧过程的计算模型

2.1 模拟对象介绍

2.2 数学模型和计算方法

2.2.1 基本假设

2.2.2 基本方程

2.2.3 燃料各个阶段的反应方程

2.2.4 部分物性参数的计算

2.2.5 计算方法

2.3 网格的设定

2.4本章小结

第3章 炉排上垃圾燃烧过程的数值模拟

3.1 模拟对象和计算域

3.2 边界条件

3.2.1 入口条件

3.2.2 出口条件

3.3 计算结果分析

3.3.1 燃烧过程的失重曲线和温度曲线分析

3.3.2 燃烧过程的气相成分分析

3.3.3 模拟结果分析

3.4 本章小结

第4章 垃圾在不同一次风速下燃烧过程的数值模拟

4.1 研究对象的简要介绍

4.2 入口条件和出口条件

4.2.1 入口条件

4.2.2 出口条件

4.3 计算结果分析

4.3.1 不同工况下的床层失重曲线

4.3.2 各工况下的温度分布曲线比较分析

4.3.3 不同工况下的气相浓度分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢