第27卷第3期 煤气与热力 www.wate gasheat om 一烟气露点.℃ 浓度临界值。切换周期相同时含氧浓度越低弥散 经验值 燃烧要求的烟气温度越高。烟气温度降低能引起含 33切换周期设计 氧浓度临界值明显降低 稳定燃烧和排烟不结露条件可改写为： 4结语 0。-fp(02≥0 11 采用半解析数值方法进行蜂窝陶瓷蓄热体传热 (12) 特性分析，无须考虑有限差分法中的迭代计算收敛 定义函数2取两式左边最小值，即 性问题。本文证实了按“炉内组织稳定低氧燃烧 z=mao-f[90].81-6-50>0 和“不发生蓄热体低温腐蚀”两原则进行蜂窝蓄热 体切换周期半解析优化的可行性。基于精确解的蜂 13) 窝蓄热体传热半解析数值方法，可作为指导其传热 显然函数Z是空气含氧浓度及切换周期T的 研究、结构设计及操控参数优化的又一个有效、快 二元函数。固定含氧浓度时，Z是切换周期的减函 速、准确的新方法。 数，且当切换周期充分大时，Z<Q又根据实际蓄热 传热规律，切换周期充分小，Z>①因此，根据连续 参考文献 函数零点定理，必存在最大切换周期T.使Z=Q 变化含氧浓度，可求出最大切换周期和Z=0相对 应，即求出隐函数工P(0)刀=0曲线。 ductnnM1 Nov York the CRC PaslLC 2003 设丙烷体积流量为2mh=25℃。设空 [2】艾元方，蒋绍坚，周子民。高温空气燃烧特性的研究 气过剩系数为115烟气含水蒸气体积分数 [小煤气与热力，200121(3班208-210 P(H,0)=13.6%,01=52℃，蓄热室截面尺寸 「3】艾元方，蒋绍坚.周子民.高风温无焰燃烧装置的开发 为300mm×300mml=185mmL=112mmδ=1 与应用[月.煤气与热力.200121(2)：130-132、135 mm△t=T/100△x=23125mm。05s<T< [4】艾元方，蒋绍坚，彭好义，等低氧弥散燃烧高温低氧 500s23%<P(02)<150%。图4反映组织弥 空气生成研究[.锅炉制造，2002(4：10-12 散燃烧的日心(0)和T的约束关系。 [5引須膝淳，多田健。八=力么型)工木燃燒之ヌ罗4 脚發：用事例[月.工業加熟，199835(3)：26- [6)李朝样，陆钟武.蔡九菊.填充床内传热问题的数学统 计分析法[』.东北大学学报（自然科学版）.199819 51:484-487 050 [7刀]李茂德，程惠尔。高温空气燃烧系统中陶瓷蓄热体传 热特性分析研究「几.热科学与技术，20043(3)：255 345678 10234567 -260 围4蜂窝蓄休奶换周期取值范国 [8梅炽.有色治金炉设计手册M1.北京：治金工业出 Fg 4 Vahe range of w itch ing perid ofhoneyemm b 版社，2001 regmerato 最大切换周期决定于流入蓄热体的烟气温度 作者简介：陈红荣(1961 。男.湖南沅陵人 和含氧浓度。随着烟气温度升高和含氧浓度升高 副教授。博士 从事强化传热、热工过程 最大切换周期增大。随着含氧浓度降低，空气和烟 和设备仿真与优化研究。 气流量加大，最大切换周期缩短。 电话：(0731)8830897 切换周期和流入蓄热体的烟气温度固定时，组 E-mail hrdhe@mail ca edu o 织弥散燃烧的含氧浓度不能无限制降低，存在含氧 收稿日期：2005-12-26修回日期：2006-07-21 1994-2015 China Academic Journal Electronic Puhing House.All rights reserved.http://www.cnki.net !l!!! 烟气露点, 50!! ! 经验值 3. 3 切换周期设计 稳定燃烧和排烟不结露条件可改写为: !a, 0 - f ((O2 ) ∃0 ( 11) !y, 1 - !l- 50∃ 0 ( 12) 定义函数 Z 取两式左边最小值, 即 Z = m in !a, 0 - f ((O2 ) , !y, 1 - !l- 50 > 0 ( 13) 显然, 函数 Z是空气含氧浓度及切换周期 T 的 二元函数。固定含氧浓度时, Z 是切换周期的减函 数, 且当切换周期充分大时, Z < 0; 又根据实际蓄热 传热规律, 切换周期充分小, Z > 0。因此, 根据连续 函数零点定理, 必存在最大切换周期 T max, 使 Z = 0。 变化含氧浓度, 可求出最大切换周期和 Z = 0相对 应, 即求出隐函数 Z (( O2 ), T = 0曲线。 设丙烷体积流量为 2 m 3 /h, !a, l= 25 。设空 气过剩 系数 为 1. 15, 烟气 含水 蒸气 体积 分数 ((H2O) = 13. 62%, !l= 52 [ 8] , 蓄热室截面尺寸 为 300 mm # 300 mm, l= 185 mm, L = 11. 2 mm,
= 1 mm。 ∋t= T /100, ∋x = 2. 312 5 mm。 0. 5 s< T < 50. 0 s, 2. 5% < ((O2 ) < 15. 0% 。图 4反映组织弥 散燃烧的 !y, 0、((O2 )和 Tm ax的约束关系。 图 4 蜂窝蓄热体切换周期取值范围 F ig. 4 Va lue range of sw itch ing pe riod o f honeycom b regenerator 最大切换周期决定于流入蓄热体的烟气温度 和含氧浓度。随着烟气温度升高和含氧浓度升高, 最大切换周期增大。随着含氧浓度降低, 空气和烟 气流量加大, 最大切换周期缩短。 切换周期和流入蓄热体的烟气温度固定时, 组 织弥散燃烧的含氧浓度不能无限制降低, 存在含氧 浓度临界值。切换周期相同时, 含氧浓度越低, 弥散 燃烧要求的烟气温度越高。烟气温度降低能引起含 氧浓度临界值明显降低。 4 结语 采用半解析数值方法进行蜂窝陶瓷蓄热体传热 特性分析, 无须考虑有限差分法中的迭代计算收敛 性问题。本文证实了按 % 炉内组织稳定低氧燃烧 & 和% 不发生蓄热体低温腐蚀 &两原则进行蜂窝蓄热 体切换周期半解析优化的可行性。基于精确解的蜂 窝蓄热体传热半解析数值方法, 可作为指导其传热 研究、结构设计及操控参数优化的又一个有效、快 速、准确的新方法。 参考文献: [ 1] H iroshi T, GuptaA, H asegaw a T, et al. H igh temperature a ir com bustion from energy conserva tion to po llution Re
duction[M ]. New York: the CRC Press LLC, 2003. [ 2] 艾元方, 蒋绍坚, 周孑民. 高温空气燃烧特性的研究 [ J]. 煤气与热力, 2001, 21( 3): 208- 210. [ 3] 艾元方, 蒋绍坚, 周孑民. 高风温无焰燃烧装置的开发 与应用 [ J]. 煤气与热力, 2001, 21( 2): 130- 132、135. [ 4] 艾元方, 蒋绍坚, 彭好义, 等. 低氧弥散燃烧高温低氧 空气生成研究 [ J]. 锅炉制造, 2002, ( 4): 10- 12. [ 5] 須滕淳, 多田健.
!型 ∀ # ∃ % 燃燒& ∋( ! ) 開發∗ 用事例 [ J] . 工業加熱, 1998, 35( 3) : 26 - 35. [ 6] 李朝祥, 陆钟武, 蔡九菊. 填充床内传热问题的数学统 计分析法 [ J]. 东北大学学报 ( 自然科学版 ), 1998, 19 ( 5): 484- 487. [ 7] 李茂德, 程惠尔. 高温空气燃烧系统中陶瓷蓄热体传 热特性分析研究 [ J]. 热科学与技术, 2004, 3( 3) : 255 - 260. [ 8] 梅炽. 有色冶金炉设计手册 [M ]. 北京: 冶金工业出 版社, 2001. 作者简介: 陈红荣 ( 1961 - ), 男, 湖南沅陵人, 副教授, 博士, 从事强化传热、热工过程 和设备仿真与优化研究。 电话: ( 0731) 8830897 E- ma il: hrchen@ m ai.l csu. edu. cn 收稿日期: 2005- 12- 26; 修回日期: 2006- 07- 21 42 第 27卷 第 3期 煤 气 与 热 力 www. w ate rgasheat. com