天然气与氢气非预混燃烧器数值模拟与优化设计

发布时间：2021-01-29 02:31

　　本文是基于江苏某化工企业18MW导热油锅炉低氮改造项目,设计导热油锅炉适用的燃烧器,使锅炉排放达到当地环保局所出台的污染物排放标准。由于化工生产产出含有75%氢气的混合气体可以利用,所以参考国内外低氮燃烧器的结构,设计一种满足其功率需要的天然气与氢气混燃的双旋流燃烧器。基于此燃烧器,以降低出口氮氧化物浓度为目标,利用FLUENT软件针对燃烧器的结构进行优化设计。并对燃气的分配方式和各负荷工况数值模拟分析,以指导燃烧器的设计与运行。首先对原型燃烧器进行抽象建模和非结构网格划分。为获取较为精确的计算结果,查阅前人的工作选取合适的数学模型。并基于此对网格进行无关性检验。为降低氮氧化物的排放,对原型燃烧器的内外旋流角度匹配、氢气侧喷口大小与加长管、同进风道内外两侧流量分配三大结构方面进行优化研究。前人的工作采用不同的进气通道通入不通气量空气来分配空气进行研究,本文采用唯一空气进口,利用不同的有效流通面积来分配气流,更符合实际。结果表明内外双旋流板角度偏离45度时较好,在内旋30度外旋50度时,相对原型燃烧器氮氧化物出口浓度降低17.46%。基于上述改造研究发现氢气侧加长管对氮氧化物无明显影响,... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1分行业天然气消费我国目前还处于大跨步发展阶段，其对工业的依赖性肯定较发达国家严重，并

用清洁能源代替化石燃料是以后工业生产发展的重要一部分。际能源署（IEA）在 2018 年 11 月发布最新的《世界能源展望 2018----能源分析标准》，展望提出2018年由于燃烧产生的二氧化碳排放量达到历史以来最高。正在崛起：中国快速的需求增长正在消除“天然气过剩”的说法，各行业对的需求在增加如图 1.1。全球能源需求已经发生巨大变化，资料显示 2000 年和北美地区的能源消耗占全球能源消耗的 40%以上，亚洲的发展中经济体只 20%，但是在 11 年之后中国的能源需求总量已经超过美国排名世界第一，并续至今。并且报告指出如果不继续提高各类能源利用的技术与效率，全球能求将翻一番。在同年 5 月国际能源署发布的《天然气展望（世界能源展望 201》中提出以下几点：天然气是引领全球能源转型的占有主导地位清洁能源。摘到 2040 年，全球天然气的使用量将增长至能源消耗总量的四分之一，成为全需求量排名的第二位，第一位是石油，如图 1.2。在资源丰富地区，比如中东当地企业可以利用天然气替代石油来扩增天然气的使用。

用清洁能源代替化石燃料是以后工业生产发展的重要一部分。际能源署（IEA）在 2018 年 11 月发布最新的《世界能源展望 2018----能源分析标准》，展望提出2018年由于燃烧产生的二氧化碳排放量达到历史以来最高。正在崛起：中国快速的需求增长正在消除“天然气过剩”的说法，各行业对的需求在增加如图 1.1。全球能源需求已经发生巨大变化，资料显示 2000 年和北美地区的能源消耗占全球能源消耗的 40%以上，亚洲的发展中经济体只 20%，但是在 11 年之后中国的能源需求总量已经超过美国排名世界第一，并续至今。并且报告指出如果不继续提高各类能源利用的技术与效率，全球能求将翻一番。在同年 5 月国际能源署发布的《天然气展望（世界能源展望 201》中提出以下几点：天然气是引领全球能源转型的占有主导地位清洁能源。摘到 2040 年，全球天然气的使用量将增长至能源消耗总量的四分之一，成为全需求量排名的第二位，第一位是石油，如图 1.2。在资源丰富地区，比如中东当地企业可以利用天然气替代石油来扩增天然气的使用。


本文编号：3006117