本文關(guān)鍵詞：撞擊預(yù)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(guān)鍵設(shè)備,對鍋爐著火和安全穩(wěn)定運(yùn)行起著重要作用。本文研究的撞擊預(yù)燃室煤粉燃燒器旨在解決現(xiàn)行燃燒器的劣質(zhì)煤難燃、煤種適應(yīng)性窄、低負(fù)荷運(yùn)行不穩(wěn)定和污染物生成量高等問題。本文針對撞擊預(yù)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(yùn)動軌跡等角度對燃燒器原始模型氣固兩相流特性進(jìn)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(jié)構(gòu)并設(shè)計完善了撞擊預(yù)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(fēng)進(jìn)風(fēng)切向角度30°、軸向角度45°的原始模型“飛邊”嚴(yán)重�；贔LUENT軟件平臺,對冷態(tài)實驗系統(tǒng)的撞擊預(yù)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(jié)果發(fā)現(xiàn),Realizable k-ε模型能夠?qū)θ紵鞯臍怏w流動和顆粒濃度進(jìn)行正確描述。研究發(fā)現(xiàn),撞擊預(yù)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(fēng)進(jìn)風(fēng)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(fēng)進(jìn)風(fēng)角度下的燃燒器出口流場分布、濃度場分布及粒子運(yùn)動軌跡。研究表明,燃燒器的氣固兩相流特性與二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)的切向角度和軸向角度有密切的關(guān)系。隨著切向角度的減小,旋流強(qiáng)度減小,擴(kuò)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(fēng)軸向角度主要影響旋流氣體的剛性,對旋流氣體的旋流強(qiáng)度和回流區(qū)影響不大。二次風(fēng)軸向角度越小,氣流貫穿能力越強(qiáng),射流長度越大。燃燒器數(shù)值模擬優(yōu)化結(jié)果表明,燃燒器二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)切向角度5°、軸向角度20°時,燃燒器的流場分布及粒子運(yùn)動軌跡最合理,旋流氣體卷吸高溫?zé)煔獾筋A(yù)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(yùn)動�；贔LUENT軟件平臺,本文進(jìn)一步對優(yōu)化結(jié)構(gòu)條件下(二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)角度為5°和20°)的燃燒特性進(jìn)行研究。研究表明,撞擊預(yù)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(yù)燃室中,第二階段發(fā)生在爐膛內(nèi)。第一階段燃燒后的風(fēng)粉氣流離開預(yù)燃室進(jìn)入爐膛時溫度已經(jīng)達(dá)到1200~1300K,這樣的燃燒方式對劣質(zhì)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(guān)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(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)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(nèi)容18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-21
• 第二章 撞擊預(yù)燃室燃燒器的設(shè)計思想及穩(wěn)燃機(jī)理21-31
• 2.1 撞擊預(yù)燃室燃燒器的設(shè)計21-24
• 2.1.1 設(shè)計思想21
• 2.1.2 模型模化21-24
• 2.2 撞擊預(yù)燃室燃燒器穩(wěn)燃機(jī)理分析24-29
• 2.3 本章小結(jié)29-31
• 第三章 撞擊預(yù)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(jié)構(gòu)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(yù)燃室燃燒器冷態(tài)實驗結(jié)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(jié)44-45
• 第四章 撞擊預(yù)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(xué)模型45-51
• 4.1.1 數(shù)值模擬方法分類45-46
• 4.1.2 撞擊預(yù)燃室燃燒器的物理數(shù)學(xué)模型46-51
• 4.2 網(wǎng)格的設(shè)計與處理51-53
• 4.3 邊界條件53
• 4.4 撞擊預(yù)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(jié)果與實驗結(jié)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(jié)63-65
• 第五章 撞擊預(yù)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(shè)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(jié)72-73
• 第六章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81

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