论文摘要
本文用计算流体力学软件FLUENT6.2对燕山石化公司E-BA-107乙烯裂解炉辐射段内的燃烧和裂解反应做了三维数值模拟研究。为保证计算的准确性，建立了与裂解炉实际尺寸完全一致的几何模型，计算中采用了标准κ-ε湍流模型、DO辐射模型以及Finite-rate／Eddy-dissipation反应模型等计算模型。通过计算，详细研究了裂解炉侧壁燃烧器和底部燃烧器的燃烧特性、炉膛内的燃料气燃烧和烟气流动状况以及炉管内的裂解反应产物分布状况等。主要工作如下：1、通过裂解炉侧壁燃烧器实物模型和两个参考模型的对比研究，发现燃烧器喷嘴开孔数目少可形成较高的火焰峰值温度，从而产生更多的NOX；喷嘴倾角的变化可改变燃烧器周围旋涡区域的大小，继而影响其周围的流动；实物模型比两个参考模型火焰峰值温度低，生成NOX少，而且在燃烧器周围形成了较均匀的高温区域。2、裂解炉底部燃烧器模拟结果表明三孔喷嘴高速气流的喷出在其空间附近区域内产生低压，两孔喷嘴和五孔喷嘴的混合气流向低压区聚集，并在三孔喷嘴上方发生燃烧反应。3、通过裂解炉炉膛和炉管裂解反应的耦合计算，获得了炉膛内燃烧烟气的流动状况以及炉管内裂解产物的分布特征，其中，底部燃烧器和侧壁燃烧器的燃烧使附近炉墙处于一致的高温区，为裂解反应提供了均匀的辐射墙面；炉管底部比其他部位周边温度低；底部燃烧器的高速射流产生的旋涡可为炉管提供一定的对流热。4、炉管模拟结果表明壁面温度在炉管轴向和周向上分布不均匀，裂解产物在炉管内轴向和径向上也都有分布，同时，两组炉管的对应位置流动参数也存在差异。