浮法玻璃熔窑火焰空间计算机模拟研究

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我国是平板玻璃生产大国,平板玻璃产量占到世界的百分之六十以上,但并不是平板玻璃生产强国,与美国,日本等相比,我国的平板玻璃生产在产量和质量上均有较大差距,单位产品的能耗差距尤为明显。其中,熔窑中的火焰空间的精确控制是亟待改进的重点之一。   本文分析了Gambit三维建模及Fluent仿真计算和输出的流程,通过对比分析现有火焰空间数学模型的特点,将计算机仿真技术理论引入到浮法玻璃生产工艺设计研究中,以湖北省武汉市某日产900吨级浮法玻璃实际生产线为背景,就燃天然气浮法玻璃原料熔解过程进行了计算机仿真模型研究,在对火焰空间物理模型和边界条件进行一定的简化的基础上构建了合理的数学模型。基于该模型,通过对熔窑结构尺寸、含氧量进行不断模拟对比,分析温度场速度场变化所带来的利弊,从而得到节能优质的熔窑模型。   首先根据窑炉设计尺寸建立熔窑三维模型,划分空间网格,设置能量平衡公式,确定热量传输方式与强度,设定边界条件,模拟熔窑内火焰空间的温度场和速度场,并以沿窑长、窑宽和窑高三个方向的温度场曲线与实际生产的采集数据进行对比,验证所采用数学模型和数值模拟的合理性。然后根据模拟结果,在不改变熔窑日产量的情况下提出优化改进火焰空间中温度场和速度场分布的方法,合理假设并验证排除,选出优选的工艺改进方案。接下来从热工工艺的角度分析优化后的火焰空间温度场速度场的变化所带来问题,并前一次控制方案改进的基础上再次提出相应的熔窑局部结构优化改进方案。最后论证得出相对合理的燃烧环境,并给出相应的熔窑结构设计方法与尺寸计算方式。课题以现有的生产数据为模拟基础,调整改变影响结果的参数,通过模拟与比较,认为增加空气中氧气含量和调整小炉结构可以优化玻璃熔窑的火焰空间,并提升了系统热效率。   论文在单线大规模的浮法玻璃熔窑空间模型分析上作了一定工作,将计算机仿真技术引入到浮法玻璃生产工艺的研究中,研究成果具有一定的理论意义和实际应用价值。
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