【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可再生能源、节能增效、减污降碳，尤其是涉及一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法。
技术介绍
1、生活垃圾、农林固废和工业固废的能源化利用，不仅可以解决垃圾出路问题，同时还能够借助焚烧技术变废为宝，将固体废弃物转化为热能和电能。但是，由于各类垃圾原料的水分含量较高、季节性波动较大，在链条炉或炉排炉内的床层燃烧过程往往存在着火位置靠后、炉渣含碳量高的问题，甚至存在出生料的现象。同时，层燃过程具有床层表面产物沿炉排运动方向分区的特征，在炉膛中易形成“烟囱流”导致气相燃尽困难。
2、上述这些原因导致原料利用率低、焚烧炉效率低、运营经济效益差，尤其是对于农林固废等存在收集和运输成本的原料，给企业造成了明显的负担。
3、因此亟需研发者解决解决现有技术中的以下缺陷中的至少一种：氧气与可燃组分混合不均匀、氮氧化物排放高、床层干燥和着火不充分、床层干燥和着火不均匀、可燃气体的燃尽率低、氮氧化物还原不充分、燃烧速率慢、燃烧程度不充分、温度和各组分分布不均匀的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，可以用于不使用辅助燃烧燃料和污染物控制物料的情况下，仅通过焚烧炉内燃烧组织和能量利用的优化，通过模型设计促进床层固相燃尽、炉膛气相燃尽和污染物控制。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量
4、s1：获取焚烧炉的常规运行工况和炉膛的结构特征参数，建立焚烧炉的有限元模型，计算获得常规运行工况下炉膛内的组分分布、温度分布和流场分布，以此为基础设计焚烧炉的再循环烟气射流的喷口、烟气流场，并计算并得到第一再循环烟气射流流场及其作用下的辐射能量分布；
5、s2：基于第一再循环烟气射流流场及辐射能量分布，利用焚烧炉的有限元模型获取一次风总量、一次风分配、床层运动速度对床层层燃过程的影响机制，利用烟气射流强化的辐射条件，优化床层燃料颗粒的着火和燃尽，同时兼顾床层内的氮氧化物的控制，以此模拟获得优化后的床层层燃过程及其表面产物分布；
6、s3：基于优化后的床层层燃过程及其表面产物分布，利用焚烧炉的有限元模型进一步优化炉膛内烟气和二次风共同作用下的气相燃烧过程，针对可燃组分的燃尽、氮氧化物的控制、炉膛温度场的均匀化，调整烟气射流参数及与烟气二次风的配合，计算得到第二再循环烟气射流流场，实现对炉膛辐射能量的再分配和焚烧炉的增效减排。
7、进一步地，s1中，所述设计焚烧炉的再循环烟气射流的喷口、烟气流场的具体过程包括：
8、从喷口位置、喷入角度和射流速度进行优化，以此设计焚烧炉的再循环烟气射流的喷口、烟气流场。
9、进一步地，s1中，所述优化的目标包括：烟气射流能够覆盖炉膛在该高度的整个水平截面，从而保障可燃气体的燃尽和二噁英污染物的分解。
10、进一步地，s1中，所述优化的目标还包括：能够驱动可燃气体向焚烧炉床层前部移动，并在焚烧炉的干燥段上方形成气相燃烧中心，创造局部高温和强辐射，以促进入炉原料的干燥和着火。
11、进一步地，s2中，利用焚烧炉的有限元模型获取一次风总量、一次风分配对床层层燃过程的影响机制的过程中包括：
12、基于传热和燃烧反应角度，
13、在干燥段，通过一次风的吹扫实现原料的干燥和着火，同时根据烟气射流下的辐射强度选择合适的一次风量，以避免吹冷床层内燃烧的颗粒，
14、在燃烧段，低风速下缺氧会抑制燃烧，高风速下又会增强对流冷却、吹冷床层，会抑制燃烧，以此选择合适的一次风量。
15、进一步地，s2中，利用焚烧炉的有限元模型获取床层运动速度对床层层燃过程的影响机制过程中包括：
16、基于传热和燃烧反应角度，
17、在干燥段，考虑辐射对床层的穿透能力，低的床层高度有利于充分利用烟气射流增强的辐射热量，以此设计床层运动速度，
18、在燃烧段，需考虑对氮氧化物的影响，高的床层高度有利于充分发挥床层还原氮氧化物的能力，以此设计床层运动速度。
19、进一步地，s3中，利用焚烧炉的有限元模型进一步优化炉膛内烟气和二次风共同作用下的气相燃烧过程包括：
20、从再循环烟气喷口位置、喷入角度、射流速度方面进行调整，消除床层层燃过程形成的“烟囱流”，促进各反应物的混合和燃烧。
21、进一步地，s3中，利用焚烧炉的有限元模型进一步优化炉膛内烟气和二次风共同作用下的气相燃烧过程还包括：
22、从再循环烟气喷口位置、喷入角度和射流速度方面进行调整，使得炉膛空间内温度的均匀化，避免形成局部高温和结焦。
23、进一步地，s3中，利用焚烧炉的有限元模型进一步优化炉膛内烟气和二次风共同作用下的气相燃烧过程还包括：
24、在炉膛内形成分级燃烧的状态，通过还原性气氛和氧化性气氛的调节和布置，实现对氮氧化物的抑制。
25、进一步地，s3中，计算得到第二再循环烟气射流流场的过程包括：
26、基于优化后的床层层燃过程及其表面产物分布，更新边界条件：包括二次风和烟气的温度、二次风和烟气的流量；
27、模拟计算：利用确定的数学模型和初始条件、边界条件，进行模拟计算；
28、优化设计：根据模拟结果，对一氧化碳的燃尽、二噁英的分解、氮氧化物的还原、炉膛温度的分布进行优化设计，得到第二再循环烟气射流流场；
29、所述建立数学模型的过程中，采用流动模型、传热传质模型、化学反应动力学模型，对床层的燃烧速率、温度分布、气体组分分布进行精细化描述；
30、所述模拟计算过程中，通过调整控制参数，观察模拟结果的变化，以此对模拟结果进行优化；
31、所述优化设计过程中，通过改变一次风、二次风的配比，调整烟气的温度和流量参数，以实现最优的燃烧和污染物排放效果。
32、与现有技术相比，本专利技术具有以下技术优势：
33、(1)本专利技术利用烟气重新组织炉膛内的流场和组分分布，在干燥区域的床层上方，形成可燃组分与氧气的混合和燃烧，形成高温强辐射条件，促进床层的干燥和着火，着火位置的提前有利于促进床层的燃尽，提高了原料利用率；
34、(2)本专利技术利用烟气射流促进氧气与可燃组分混合，消除“烟囱流”，使一氧化碳等可燃组分在更低的位置燃尽，同时也促进了二噁英的高温氧化分解，提高了焚烧炉的燃烧效率；
35、(3)本专利技术利用烟气射流的扰动，均匀化炉膛内的温度分布，在不影响整体负荷的前提下，消除局部高温，以抑制高温结焦等问题，保障焚烧炉的安全稳定运行；
36、(4)本专利技术利用烟气射流精细化地设计和组织炉膛内的燃烧过程，创造适宜的温度窗口和反应气氛，以促进氮氧化物的还原反应，降低后续烟气净化的物料损耗。
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1.一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，S1中，所述设计焚烧炉的再循环烟气射流的喷口、烟气流场的具体过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，S1中，所述优化的目标包括：烟气射流能够覆盖炉膛在该高度的整个水平截面，从而保障可燃气体的燃尽和二噁英污染物的分解。
4.根据权利要求3所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，S1中，所述优化的目标还包括：能够驱动可燃气体向焚烧炉床层前部移动，并在焚烧炉的干燥段上方形成气相燃烧中心，创造局部高温和强辐射，以促进入炉原料的干燥和着火。
5.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，S2中，利用焚烧炉的有限元模型获取一次风总量、一次风分配对床层层燃过程的影响机制的过程中包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，
7.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，S3中，利用焚烧炉的有限元模型进一步优化炉膛内烟气和二次风共同作用下的气相燃烧过程包括：
8.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，S3中，利用焚烧炉的有限元模型进一步优化炉膛内烟气和二次风共同作用下的气相燃烧过程还包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，S3中，利用焚烧炉的有限元模型进一步优化炉膛内烟气和二次风共同作用下的气相燃烧过程还包括：
10.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，S3中，计算得到第二再循环烟气射流流场的过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，s1中，所述设计焚烧炉的再循环烟气射流的喷口、烟气流场的具体过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，s1中，所述优化的目标包括：烟气射流能够覆盖炉膛在该高度的整个水平截面，从而保障可燃气体的燃尽和二噁英污染物的分解。
4.根据权利要求3所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，s1中，所述优化的目标还包括：能够驱动可燃气体向焚烧炉床层前部移动，并在焚烧炉的干燥段上方形成气相燃烧中心，创造局部高温和强辐射，以促进入炉原料的干燥和着火。
5.根据权利要求1所述的一种基于烟气射流的焚烧炉辐射能量再分配设计方法，其特征在于，s2中，利用焚烧炉的有限元模型获取一次风总量、一次风分配对床层层燃过程的影响机制的过程...
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