低階煤低溫干餾爐中低溫燃燒室溫度場分布模擬及結構優化

劉 俊，張永發，王 影，陳 磊，徐 英，趙海濱

（太原理工大學煤科學與技術教育部和山西省重點實驗室，山西 太原 030024）

褐煤水分高、熱值低、易風化和自燃，單位能量運輸成本高，不利于長距離輸送和貯存。褐煤熱解提質可獲得寶貴的熱解煤氣、焦油和潔凈半焦[1-4]。因此國內外研究者對褐煤低溫熱解技術進行了大量的研究開發[5-9]。作者課題組開發了一種高效采油低溫干餾爐[10]，其結構與現代焦爐結構相似，高效采油低溫炭化爐中的傳熱方式為內外混熱式，熱解溫度范圍為600～700℃。為適應600～700℃熱解的要求，炭化爐中的燃燒室采用自主研發的旋流式低溫燃燒室。該低溫燃燒室的燃燒器采用擴散鼓風式燃燒器[11]，燃燒所需空氣由鼓風機供給，燃燒過程屬于擴散燃燒，根據對火焰形狀以及燃燒強度的要求采用套管式燃燒器；燃燒室以焦爐煤氣為燃料采用旋流式燃燒室，燃氣及燃燒產物形成旋流使其內部溫度分布均勻。

計算流體力學CFD是通過計算機模擬流體流動、傳熱和燃燒等物理現象的技術，在研究燃燒器內部流動、多組分擴散、化學反應等復雜現象以及燃燒器優化設計中起著重要的作用。人們已對大型工業燃燒器進行了三維全尺寸數值模擬與優化調整，優化后的燃燒器運行工況良好，解決了原燃燒經常出現的問題[12-14]。文獻檢索表明，目前未見低溫燃燒室（低于850℃）結構及其相關研究。本文采用Fluent 6.3 CFD軟件，對自主研發的褐煤熱解高效采油低溫炭化爐中旋流式低溫燃燒室內部溫度場分布進行模擬計算，并進行了燃燒室結構優化。……