[发明专利]一种基于数值模拟的燃煤层燃工业锅炉节能评价模式

权利要求书

1.一种基于数值模拟的燃煤层燃工业锅炉节能评价模式，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立燃煤层内燃烧数值计算模型：采用一维非稳态模型作为数值计算模型，使用PHOENICS建立燃煤层内燃烧数值计算模型，采用初始条件和外部边界条件相同时的一维非稳态固定窗模型近似描述连续炉排上燃煤层的燃烧过程，一次风与上部辐射条件作为与时间有关的函数模拟一定燃煤层厚度的一次非稳态燃烧过程，按照时间与燃烧在炉排上位置的对应关系式(1-1)展开，获得炉排上燃煤层燃烧过程，稳态燃烧时炉排上燃料行进速度不变，各个位置的燃料燃烧情况只与其在炉排上的停留时间有关，在t时刻，燃料在炉排上的位置为：

x＝x₀+ut (1-1)

式中，x为t时刻燃料所处的位置，单位m；

x₀为燃料起始时刻所处的位置，x₀＝0，单位m；

u为炉排前进的速度，单位m/s；

t为燃料在炉排上的停留时间，单位s；

2)燃煤层计算网格设定：使用变网格技术将燃煤层分为70层网格，计算域为一维，计算过程中每个网格地面不变，只变化网格高度，每一计算时刻各网格的高度通过计算燃烧过程中孔隙率和颗粒直径变化来获得，累积得到床层高度的变化；

3)床层一次风分配：根据炉排长度将炉排分前段、中段和后段，分段为炉排底下通入一次风，炉排中段风量多，前段和后段风量少，以燃煤层的焦炭、温度为变量进行模拟计算得到床层模拟结果；

4)炉膛模型网格化：选择炉膛燃烧器和燃尽封口的布置设计物理模型，使用GAMBIT软件用六面体网格对物理模型中的炉膛主体区域、燃烧器和燃尽封口进行网格分割，设置燃烧器、燃尽风口、烟气出口和冷灰都出口的便捷条件，燃烧器入口和燃气风口所在的面定义为速度入口，将烟气出口和冷灰都出口定义为一般出口，其他面默认为壁面，生成网格文件；

5)FLUENT计算：

(1)在FLUENT软件中导入步骤4)所述的网格文件，检查网格，观察minimum volume是否大于零，当minimum volume大于零时，进行下一步，否则重复步骤4)重新划分网格；

(2)对网格进行优化处理，并调整计算单位；

(3)定义求解方法，打开能量方程，选择标准k-ε湍流模型，辐射采用PI辐射模型，燃烧采用非预混燃烧模型并配合用弥散相模拟；

(4)定义材料和边界条件类型，设置燃烧器进风的速度方向和进风温度；

(5)选择计算方法，对数据进行初始化，选择模拟的监视器，最后选择迭代次数并开始迭代计算，计算收敛后即可停止计算。

(6)建立模型的观察面，建立燃烧器横剖面、燃尽风口横剖面和炉膛纵剖面，显示模拟图像；

6)模拟结果分析：观察燃烧器横剖面的速度场、燃尽风口横剖面的速度场、炉膛纵剖面的速度场，观察燃烧器横剖面、燃尽风口横剖面和炉膛纵剖面的温度场，并结合步骤3)所述的床层模拟结果对燃煤层燃工业锅炉节能进行评价。

2.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的燃煤层燃工业锅炉节能评价模式，其特征在于：步骤4)所述炉膛主体区域网格密度大于燃烧器和燃尽风口的网格密度。