發(fā)布時間：2017-10-10 15:21

  本文關鍵詞：撞擊預燃室煤粉燃燒器氣固兩相流研究及燃燒模擬

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【摘要】：燃燒器作為鍋爐燃燒的關鍵設備,對鍋爐著火和安全穩(wěn)定運行起著重要作用。本文研究的撞擊預燃室煤粉燃燒器旨在解決現(xiàn)行燃燒器的劣質煤難燃、煤種適應性窄、低負荷運行不穩(wěn)定和污染物生成量高等問題。本文針對撞擊預燃室煤粉燃燒器,通過實驗和數(shù)值模擬的方法,研究了燃燒器射流的氣固兩相流流動特性,從流場分布、濃度場分布及粒子運動軌跡等角度對燃燒器原始模型氣固兩相流特性進行優(yōu)化,并模擬研究了優(yōu)化后模型的燃燒特性。本文依據(jù)冷態(tài)模化理論建立了燃燒器的原始模型結構并設計完善了撞擊預燃室燃燒器氣固兩相流冷態(tài)實驗系統(tǒng),在此實驗系統(tǒng)上研究了燃燒器的冷態(tài)流場和顆粒濃度場。研究表明,該燃燒器二次風進風切向角度30°、軸向角度45°的原始模型“飛邊”嚴重�；贔LUENT軟件平臺,對冷態(tài)實驗系統(tǒng)的撞擊預燃室煤粉燃燒器數(shù)值建模并劃分網(wǎng)格,通過模擬不同的k-ε湍流模型并對比實驗結果發(fā)現(xiàn),Realizable k-ε模型能夠對燃燒器的氣體流動和顆粒濃度進行正確描述。研究發(fā)現(xiàn),撞擊預燃室燃燒器氣固兩相流特性不合理的主要原因是由于二次風進風角度過大造成的。為優(yōu)化該燃燒器氣固兩相流特性,本文模擬了不同二次風進風角度下的燃燒器出口流場分布、濃度場分布及粒子運動軌跡。研究表明,燃燒器的氣固兩相流特性與二次風進風的切向角度和軸向角度有密切的關系。隨著切向角度的減小,旋流強度減小,擴展角減小,氣流的卷吸能力減小,射流長度增加,“飛邊”現(xiàn)象消除。二次風軸向角度主要影響旋流氣體的剛性,對旋流氣體的旋流強度和回流區(qū)影響不大。二次風軸向角度越小,氣流貫穿能力越強,射流長度越大。燃燒器數(shù)值模擬優(yōu)化結果表明,燃燒器二次風進風切向角度5°、軸向角度20°時,燃燒器的流場分布及粒子運動軌跡最合理,旋流氣體卷吸高溫煙氣到預燃室根部,外回流區(qū)卷吸四周的煙氣保持穩(wěn)定燃燒,煤粉粒子在主旋流區(qū)附近運動�；贔LUENT軟件平臺,本文進一步對優(yōu)化結構條件下(二次風進風角度為5°和20°)的燃燒特性進行研究。研究表明,撞擊預燃室燃燒器的煤粉燃燒分為兩個階段,第一階段的燃燒發(fā)生在預燃室中,第二階段發(fā)生在爐膛內。第一階段燃燒后的風粉氣流離開預燃室進入爐膛時溫度已經(jīng)達到1200~1300K,這樣的燃燒方式對劣質煤的穩(wěn)燃十分重要。燃燒器火焰在爐膛中的充滿度適中,火焰長度約為1400mm,火焰中心溫度約在1900K左右。
【關鍵詞】：煤粉燃燒器 氣固兩相流 實驗研究 冷態(tài)模擬 燃燒模擬
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK223.23
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 燃燒器的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文研究內容18-19
• 1.4 本章小結19-21
• 第二章 撞擊預燃室燃燒器的設計思想及穩(wěn)燃機理21-31
• 2.1 撞擊預燃室燃燒器的設計21-24
• 2.1.1 設計思想21
• 2.1.2 模型�；�21-24
• 2.2 撞擊預燃室燃燒器穩(wěn)燃機理分析24-29
• 2.3 本章小結29-31
• 第三章 撞擊預燃室燃燒器氣固兩相流冷態(tài)實驗研究31-45
• 3.1 實驗系統(tǒng)31-41
• 3.1.1 燃燒器及爐膛結構31-33
• 3.1.2 給料裝置33-37
• 3.1.3 速度與濃度測點布置37-38
• 3.1.4 速度與濃度的測量38-41
• 3.2 撞擊預燃室燃燒器冷態(tài)實驗結果分析41-44
• 3.2.1 流場分布41-42
• 3.2.2 濃度場分布42-44
• 3.3 本章小結44-45
• 第四章 撞擊預燃室燃燒器氣固兩相流數(shù)值模擬研究45-65
• 4.1 物理模型和數(shù)學模型45-51
• 4.1.1 數(shù)值模擬方法分類45-46
• 4.1.2 撞擊預燃室燃燒器的物理數(shù)學模型46-51
• 4.2 網(wǎng)格的設計與處理51-53
• 4.3 邊界條件53
• 4.4 撞擊預燃室燃燒器氣固兩相流數(shù)值模擬研究53-63
• 4.4.1 燃燒器冷態(tài)模擬結果與實驗結果的對比分析53-57
• 4.4.2 燃燒器氣固兩相流特性的優(yōu)化57-63
• 4.5 本章小結63-65
• 第五章 撞擊預燃室燃燒器燃燒過程數(shù)值模擬研究65-73
• 5.1 煤粉燃燒模型65-68
• 5.2 網(wǎng)格的劃分和邊界條件的設定68
• 5.3 燃燒特性的數(shù)值模擬68-72
• 5.3.1 溫度場分布68-70
• 5.3.2 組分場分布70-72
• 5.4 本章小結72-73
• 第六章 結論與展望73-75
• 6.1 結論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文81

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