一种全氧燃烧窑炉喷枪布局优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102730938A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102730938A(43)申请公布日2012.10.17(21)申请号201210195723.2(22)申请日2012.06.14(71)申请人济南大学地址250101山东省济南市济微路106号(72)发明人刘宗明段广彬李良王锟刘强(74)专利代理机构济南舜源专利事务所有限公司37205代理人商金婷(51)Int.Cl.C03B5/235(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图1616页(54)发明名称一种全氧燃烧窑炉喷枪布局优化方法(57)摘要本发明公开了一种全氧燃烧窑炉喷枪布局优化方法，其特征在于，包括如下步骤：以玻璃纤维热工窑炉为原型建立几何模型；采取模拟方法模拟氧气量对喷枪对喷火焰空间的温度场和气流场的影响；设定边界条件；对模拟结果的温度场和气流场进行分析，找出造成碹顶热负荷最大的两对相邻喷枪；对找出的两对相邻喷枪以原来的位置为中心依次错开一定距离进行数值模拟,得到不同错开距离时玻璃纤维热工窑炉的温度场和气流场,根据温度场和气流场的分布情况，选出两对相邻喷枪错开的适当距离；针对选出的适当距离依次采用黄金分割法进行分割，找出温度场和气流场分布效果相近的两个黄金分割位置，此时得到的两个黄金分割位置之间的距离即为喷枪的最优化布局。CN1027398ACN102730938A权利要求书1/1页1.一种全氧燃烧窑炉喷枪布局优化方法，其特征在于，包括如下步骤：以玻璃纤维热工窑炉为原型建立几何模型；采取模拟方法模拟氧气量对喷枪对喷火焰空间的温度场和气流场的影响；设定边界条件，包括：入口边界：甲烷和氧气的入口类型为速度入口类型；出口边界：设烟气出口为压力出口类型；玻璃液面条件：玻璃液面温度分布采用山形温度制度，根据实际测量温度，利用UDF给出；(4)对模拟结果的温度场和气流场进行分析，找出造成碹顶热负荷最大的两对相邻喷枪；(5)对找出的两对相邻喷枪以原来的位置为中心依次错开一定距离进行数值模拟,得到不同错开距离时玻璃纤维热工窑炉的温度场和气流场,根据温度场和气流场的分布情况，选出两对相邻喷枪错开的适当距离；(6)针对选出的适当距离依次采用黄金分割法进行分割，找出温度场和气流场分布效果相近的两个黄金分割位置，此时得到的两个黄金分割位置之间的距离即为喷枪的最优化布局。2.根据权利要求1所述全氧燃烧窑炉喷枪布局优化方法，其特征在于，所述步骤（6）包括如下步骤：（1）针对选出的适当距离采用黄金分割法进行分割；（2）得出两个黄金分割位置，比较两个黄金分割位置的温度场和气流场，选择温度场和气流场分布更好的黄金分割位置所在的区域为下一次进行黄金分割的区间；（3）重复上述步骤（1）－（2），直到得出的两个黄金分割位置的温度场和气流场效果相近，停止分割，此时得到的两个黄金分割位置之间的距离即为喷枪的最优化布局。2CN102730938A说明书1/5页一种全氧燃烧窑炉喷枪布局优化方法技术领域[0001]本发明涉及全氧燃烧窑炉技术领域，具体地讲，涉及一种全氧燃烧窑炉喷枪布局优化方法。背景技术[0002]随着计算流体力学（CFD）和电子计算机技术的发展，利用数值模拟的方法对玻璃窑炉进行仿真研究正越来越受到人们的重视，也取得了很大的进步。利用数值模拟的方法对玻璃窑炉喷枪布局进行优化也正在被越来越多的人研究。[0003]横焰全氧燃烧池窑的氧枪在安装是要注意绝对水平安装，不能上倾或下倾，这是因为全氧燃烧时火焰短、火焰的温度高，上倾会烧坏大碹，下倾会影响玻璃液质量；氧枪的安装方式要科学合理，一般应在玻璃液面之上460mm处，这样既可避免火焰造成玻璃液面或大碹处出现局部高温，也可能充分利用烟气对热辐射的缓冲作用；氧枪在两侧胸墙上的安装排列方式有顺排（两侧火焰对喷）和错排（两侧火焰交错喷射）之分，如图24所示，一般来说当窑宽<7.3m时应为错排，以防止火焰对冲而烧坏大碹；当窑池宽度>7.3m时应为顺排，以避免火焰长度不够造成窑宽方向的温度分布不均匀。[0004]针对喷枪的排列方式，郭印成等针对喷枪的排列方式的不同对某单元窑炉进行了数值模拟研究，研究结果表明，对于所研究的宽度为3.2m的窑炉，燃烧器的布置应采用错排的方式。[0005]然而，在工程应用中要确定和最优化单元窑炉的喷枪喷列方式并不是个简单的问题，还需要根据窑炉所使用的喷枪类型、喷枪喷射速度、温度场分布和气流场分布等条件进行分析计算。本发明以数值模拟为手段，运用数学方法中的黄金分割法，可以对玻璃窑炉的喷枪排列进行最大程度的优化。发明内容[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种全氧燃烧窑炉喷枪布局优化方法，优化了火焰空间的温度场和气流场分布。[0007]本发明采用如下技