燃气-空气双分级低氮燃烧器数值模拟
发布时间：2022-01-22 06:28
研究设计了燃气-空气双分级低氮燃烧器,通过CFD软件FLUENT建立低氮燃烧器三维数值模型,并进行模型验证,模拟结果与实际情况较为吻合,能够较为准确地预测NOx生成量的变化规律。主要从燃气配比、一级过剩空气系数及内筒直径3方面对燃料-空气双分级结构进行研究,寻求燃烧特性和NOx生成规律。研究发现:燃气分级对温度分布及NOx排放具有重要的影响,当一级燃气配比为10%时,火焰分配较为分散,温度低且高温区域较少,NOx质量分数较低。二级燃烧区对NOx生成影响作用弱于一级燃烧区,一级燃烧区的状态为燃烧器NOx生成的主要影响因素。一级过剩空气系数宜处于0.7～1.45范围,考虑到燃烧稳定性,一级过剩空气系数应取较小值。内筒直径适量增大,可以达到改善一级燃烧状态,降低NOx排放的目的。
【文章来源】：煤气与热力. 2020,40(06)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
工况1中轴线的温度分布
新型低氮燃烧器的设计主要依托分级燃烧的低氮燃烧技术，采用燃气-空气双分级的设计方案，燃烧器头部结构见图1。燃气在前后轴向方向进行两级分配，两级燃气分别以不同方向喷射(见图1)。一级燃气沿中心燃气管径向方向高速射入，燃气与流经此处的一级空气混合，经点火器点燃，燃烧形成的火焰所处的区域称为一级燃烧区;二级燃气喷孔以一定距离围绕中心燃气管以环型布置，燃气沿主流轴向射入，与外围直流风(二级空气)混合，二级混合气由一级燃烧区产生的火焰或高温烟气引燃，从而形成二级燃烧区。燃烧器设计有空气分配板结构，将空气进行分级。空气分配板内部设计布置着一定角度的叶片，形成第一级流道，叶片给流经的空气施加一个径向流速，形成旋流风，降低一级燃气在轴向方向的流速，更好地与一级燃气混合形成旋流区，达到稳定火焰的作用。绝大部分空气流经空气分配板的外缘射入，形成二级空气，为燃气完全燃烧提供充足的助燃剂。空气分配板上设计有内筒结构，主要是用于进一步划分一级空气与一级燃气，形成明确、稳定的一级燃烧区。(2)研究方法
燃烧器结构复杂，制造成本高，实验平台投入大，需耗费大量的人力物力，CFD在燃烧器的辅助设计[8]138-154,505-514[9]83-147具有其独特的优势，逐渐成为设计研发的有力工具。本文采用CFD软件FLUENT对低氮燃烧器进行全尺寸三维数值模拟，整体三维模型见图2。为保证网格计算的合理性，采用网格无关性分析确定合适的网格数量。燃烧器的燃烧模型的主要参数列表见表1。x轴由燃气入口中心垂直指向纸面向内，为水平方向。(3)模型验证
【参考文献】：
期刊论文
[1]浓淡燃烧式低氮燃烧器的数值模拟[J]. 解利方,高健中,王丽辉,靳伟. 煤气与热力. 2017(03)
[2]燃料分级与烟气再循环对天然气低氮燃烧特性影响机理[J]. 宋少鹏,卓建坤,李娜,姚强,焦伟红,宋光武,潘涛. 中国电机工程学报. 2016(24)
[3]新型低NOx燃气燃烧器数值模拟及改造[J]. 姬海民,李红智,赵治平,孟鹏飞,姚明宇,聂剑平. 热力发电. 2015(12)
[4]低NOx燃气燃烧器结构设计及性能试验[J]. 姬海民,李红智,姚明宇,聂剑平. 热力发电. 2015(02)
[5]新型低氮燃气分级燃烧器燃烧特性和NOx排放的CFD研究[J]. 吴晓磊,刘波,任政,王元华,徐向荣,李旭灿. 化工进展. 2014(09)
[6]交叉射流分级燃烧器中CH4柔和燃烧特性分析[J]. 黄明明,邵卫卫,刘艳,熊燕,张哲巅,肖云汉. 中国电机工程学报. 2013(08)
硕士论文
[1]低NOx天然气燃烧器数值模拟及优化[D]. 董璐.安徽工业大学 2015
本文编号：3601707
【文章来源】：煤气与热力. 2020,40(06)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
工况1中轴线的温度分布
新型低氮燃烧器的设计主要依托分级燃烧的低氮燃烧技术，采用燃气-空气双分级的设计方案，燃烧器头部结构见图1。燃气在前后轴向方向进行两级分配，两级燃气分别以不同方向喷射(见图1)。一级燃气沿中心燃气管径向方向高速射入，燃气与流经此处的一级空气混合，经点火器点燃，燃烧形成的火焰所处的区域称为一级燃烧区;二级燃气喷孔以一定距离围绕中心燃气管以环型布置，燃气沿主流轴向射入，与外围直流风(二级空气)混合，二级混合气由一级燃烧区产生的火焰或高温烟气引燃，从而形成二级燃烧区。燃烧器设计有空气分配板结构，将空气进行分级。空气分配板内部设计布置着一定角度的叶片，形成第一级流道，叶片给流经的空气施加一个径向流速，形成旋流风，降低一级燃气在轴向方向的流速，更好地与一级燃气混合形成旋流区，达到稳定火焰的作用。绝大部分空气流经空气分配板的外缘射入，形成二级空气，为燃气完全燃烧提供充足的助燃剂。空气分配板上设计有内筒结构，主要是用于进一步划分一级空气与一级燃气，形成明确、稳定的一级燃烧区。(2)研究方法
燃烧器结构复杂，制造成本高，实验平台投入大，需耗费大量的人力物力，CFD在燃烧器的辅助设计[8]138-154,505-514[9]83-147具有其独特的优势，逐渐成为设计研发的有力工具。本文采用CFD软件FLUENT对低氮燃烧器进行全尺寸三维数值模拟，整体三维模型见图2。为保证网格计算的合理性，采用网格无关性分析确定合适的网格数量。燃烧器的燃烧模型的主要参数列表见表1。x轴由燃气入口中心垂直指向纸面向内，为水平方向。(3)模型验证
【参考文献】：
期刊论文
[1]浓淡燃烧式低氮燃烧器的数值模拟[J]. 解利方,高健中,王丽辉,靳伟. 煤气与热力. 2017(03)
[2]燃料分级与烟气再循环对天然气低氮燃烧特性影响机理[J]. 宋少鹏,卓建坤,李娜,姚强,焦伟红,宋光武,潘涛. 中国电机工程学报. 2016(24)
[3]新型低NOx燃气燃烧器数值模拟及改造[J]. 姬海民,李红智,赵治平,孟鹏飞,姚明宇,聂剑平. 热力发电. 2015(12)
[4]低NOx燃气燃烧器结构设计及性能试验[J]. 姬海民,李红智,姚明宇,聂剑平. 热力发电. 2015(02)
[5]新型低氮燃气分级燃烧器燃烧特性和NOx排放的CFD研究[J]. 吴晓磊,刘波,任政,王元华,徐向荣,李旭灿. 化工进展. 2014(09)
[6]交叉射流分级燃烧器中CH4柔和燃烧特性分析[J]. 黄明明,邵卫卫,刘艳,熊燕,张哲巅,肖云汉. 中国电机工程学报. 2013(08)
硕士论文
[1]低NOx天然气燃烧器数值模拟及优化[D]. 董璐.安徽工业大学 2015
本文编号：3601707
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3601707.html
