甲烷加湿燃烧的数值模拟

发布时间：2021-11-13 04:34

　　对空气氛围下甲烷的加湿燃烧进行了数值模拟,在保持甲烷与空气流量恒定的条件下,考察了加湿率对燃料燃烧特性、燃烧速率以及主要污染物（碳烟、氮氧化物、一氧化碳）排放的影响。模拟结果表明:随着加湿率的增加,燃料的燃烧速率提高,各污染物的排放均减少,一氧化碳和碳烟排放分别在加湿率为0～20%,0～10%时下降明显,氮氧化物排放则呈线性降低;综合考虑节能环保与燃烧器的安全运行,燃料的最佳加湿率不宜超过20%。 

【文章来源】：石化技术与应用. 2020,38(05)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

圆筒燃烧器模型半剖示意

采用美国ANSYS公司开发的Gambit软件对整个求解区域进行网格划分。考虑到网格的质量与计算的精度,选择四边形结构化网格。靠近燃料进口的区域由于是化学反应的主要区域,考虑到计算精度,采用加密网格;靠近管壁与出口处,为简化计算,采用较稀疏的网格。共划分了10 443个节点网格数量,20 218个网格单元。1.2 数值模拟方法选择

由图3可以看出:(1)不同工况下的火焰均在轴线上出现最高燃烧温度;(2)随着加湿率的增加,靠近进口的区域温度小幅上升,靠近燃烧出口的区域温度下降明显,而整体高温区域的面积大幅减小,说明加湿燃烧可有效降低燃烧火焰温度。由图4可以看出:(1)轴向温度分布均呈现先升高后降低的规律;(2)随着加湿率的增加,燃烧的最高温度位置提前,峰值减小。这进一步表明燃料加湿会导致反应提前进行,同时会降低燃烧温度。这是由于水蒸气具有高比热容特性,在燃烧过程中吸收热量,且其扩散系数、辐射系数大,从而增强了燃烧器内对流及辐射传热所致。


本文编号：3492331