基于微火焰燃烧的新型低氮燃烧器模拟优化

发布时间：2024-07-05 17:27

　　为应对大气污染严重问题,我国近年来加速了"煤改气"政策的推行,燃煤锅炉逐渐被燃气锅炉替代,开发和设计新型低氮燃气燃烧器具有重要意义。为响应国家"低氮环保"号召,提出了一种新型微火焰燃气低氮燃烧器。采用数值模拟方法对该燃烧器进行了相应的孔径结构优化,并在此基础上进行燃烧工况模拟,以选出燃烧的最优工况。结果表明:随着空气入口口径由16 mm增大到22 mm,由于口径增大,空气流速变慢,燃气甲烷与空气混合反应燃烧时间变长,燃烧释放出更多热量,继续增大口径时,由于小火焰具有更大的散热面积,热量向四周散失,故火焰中心高温区温度先升高后降低,而燃烧器燃烧原料为清洁燃料甲烷,生成NO_x主要为受温度影响较大的热力型NO_x,故NO_x生成量亦先升后降;随着过量空气由1.1增大到1.4,火焰中心高温区明显变小,温度也由2 270 K降低到2 042 K,由于炉膛内高温区温度降低且空气在高温区停留时间变短,NO_x生成量也由412 mg/m³降低到52 mg/m³。因此该新型低氮燃...

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【部分图文】：

图1燃烧室模型

本文以一新型高速射流式低氮燃烧器为研究对象，研究了其在微小火焰尺度燃烧状态下的温度场及污染物生成情况。燃烧室整体结构示意如图1所示，燃烧室整体为标准圆柱形结构，直径为230mm，整体长度为550mm，甲烷与空气从燃烧室一侧通入，另一侧设为烟气出口。燃烧器的立体结构如图2所示，....

图3燃烧器俯视图

图2燃烧器三维模型动量守恒方程:

图4本文模拟与文献中试验模拟燃烧室内沿轴线方向温度对比

为获得准确的模拟结果，进行了可靠性验证。郑建祥等[17]对一新型燃烧器进行了二维数值模拟并进行相关试验，结果表明其模拟数据与试验数据具有一致性。本文在其整体模型尺寸基础上将其扩展为三维模型，并与前者试验模拟结果进行对比。燃烧室沿轴线方向的温度分布如图4所示，可知温度峰值出现位置及....

图5不同口径燃烧室内沿轴线方向温度分布

不同空气入口口径的燃烧室中心截面温度分布如图5所示。由图5(a)可知，火焰中心温度最高，为2400K左右，沿中心向外温度逐渐降低，燃烧室大部分温度处于1700K左右。由图5(b)可知，中心火焰高温区呈扩张趋势，且燃烧室整体温度提高，大部分区域温度在1900K左右。由图....

本文编号：4001279