卡夫回收锅炉

数值模拟实例-卡夫回收锅炉

情况

牛皮纸过程回收锅炉，顾名思义，从造纸过程的副产品黑液中回收能量和化学物质。空气和白酒输送系统控制几个复杂的和相互作用的燃烧过程（黑液喷淋，沉积和炉壁上燃烧，炭床燃烧，冶炼流），影响锅炉性能（容量，可靠性，排放，化学回收，和能源效率）。良好的空气射流穿透和二次空气和三次空气的有效混合是完全燃烧和减少一氧化碳（CO）和硫化氢排放所需要的。将空气分配到三个或更多的空气喷射水平，在较低的炉中产生富燃料条件，这对于减少熔体和减少氮氧化物排放是理想的。炉内的流量和温度均匀性最大限度地减少了无机盐的携带，提供了均匀的热负荷，并最大限度地减少了炉出口对流表面的沉积。均匀分布的喷液保证了喷液的充分干燥，最小的残留，稳定的炭床燃烧。

分析

黑液的详细燃烧模型已经开发出来，并与计算流体动力学（CFD）建模结合使用。黑液燃烧模拟了单个液滴在悬浮中加热和燃烧的过程。沿单一轨迹的燃烧阶段包括干燥、脱挥发、炭燃烧、熔体氧化和熔盐形成。在一定的液滴尺寸范围内，数以千计的颗粒的运动轨迹决定了炉液喷雾的分布。（见图1）模拟了壁面和炭床的燃烧过程，包括颗粒沉积、炭燃烧、熔体流动和炭堆积。这些能力对于评估空气和液体输送系统对炉内燃烧过程的影响以及预测离开炉内颗粒的数量和组成是有用的。

结果

图2显示了炉内气体速度等面。等面是计算机生成的图像，其中指定的场变量（例如，速度）具有相同的值。这些图像有助于可视化来自邻近机场的喷气机的穿透和相互作用。焦炭床的形状是近似的，因此可以用该模型来评估其对下炉流动的影响。在这种空气系统设计中，空气射流在每个空气层穿过炉子，有效地覆盖整个炉子的横截面。射流的这种排列产生更均匀的向上流动，并与燃烧气体有效混合。气体速度和温度分布预测如图3所示，用于分析炉内和对流通道内的流动分布和换热。

其他信息，如炭床表面温度和燃烧速率、气体种类浓度（即O2、CO、NOx）和壁面热流密度分布也会产生。锅炉设计人员和操作人员使用这些结果来评估空气系统设计、液体喷射系统、液体燃烧能力、炭床燃烧不稳定性、对流通道污染、炉壁腐蚀以及CO和NOx排放。所示结果是由B&W公司开发的CFD软件生成的。