隨著國(guó)內(nèi)燃?xì)忮仩tNO_x排放標(biāo)準(zhǔn)的逐漸嚴(yán)格和多種低氮燃燒技術(shù)聯(lián)合使用的技術(shù)路線的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,越來(lái)越多的燃?xì)忮仩t采用了耦合煙氣再循環(huán)的天然氣預(yù)混燃燒器。而煙氣再循環(huán)天然氣預(yù)混燃燒器在應(yīng)用過(guò)程中存在著燃空摻混不均勻、煙氣預(yù)混氣摻混不均勻和火焰不穩(wěn)定的關(guān)鍵問(wèn)題�；谠吞烊粴忸A(yù)混燃燒器,本文研究了它的燃空摻混均勻性并從結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度對(duì)其燃空摻混不均勻進(jìn)行了優(yōu)化。借鑒國(guó)內(nèi)外低氮燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn),本文在原型燃燒器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了煙氣內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu),并對(duì)其煙氣預(yù)混氣摻混不均勻和火焰不穩(wěn)定進(jìn)行了相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。最后,對(duì)原型燃燒器和優(yōu)化了的燃燒器進(jìn)行了對(duì)比分析。根據(jù)本文要解決的三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,簡(jiǎn)化了原型燃燒器的幾何模型,并對(duì)其流體域做了結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。為了獲得精確的數(shù)值模擬結(jié)果,對(duì)需要用到的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析和選擇。將本文選擇的數(shù)值模擬方法和前人做過(guò)的相似研究的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了比較,確保了本文的數(shù)值模擬方法是可行的。使用本文建立的完整結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和選擇的數(shù)值模擬方法做了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證。為了解決燃空摻混不均勻問(wèn)題,本文研究了原型燃燒器在不同負(fù)荷下的摻混特性,從預(yù)混段長(zhǎng)度、燃料噴孔孔徑和角間距三個(gè)方面分別對(duì)燃空摻混特性進(jìn)行了優(yōu)化研究。研究結(jié)果表明,混合不均勻度隨著預(yù)混段長(zhǎng)度的增大而逐漸降低,降低速率越來(lái)越慢;混合不均勻度分別隨著燃料噴孔孔徑和角間距的增大先減小后增大,存在最佳值。為了解決煙氣預(yù)混氣摻混不均勻問(wèn)題和火焰不穩(wěn)定問(wèn)題,本文分別對(duì)煙氣內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的形狀和自循環(huán)率,旋流片安裝角和偏心距以及穩(wěn)燃碟中心通孔直徑進(jìn)行了優(yōu)化研究。研究結(jié)果表明,圓形內(nèi)循環(huán)孔的混合不均勻度相對(duì)最低;混合不均勻度隨著自循環(huán)率的增大而增大;隨著旋流片安裝角的增大,混合不均勻度先增大后減小,中心回流有較小幅度的增強(qiáng);隨著旋流片偏心距的增大,混合不均勻度降低很少,中心回流略有增強(qiáng);隨著中心通孔直徑的增大,混合不均勻度先減小后增大再減小,中心回流有較小幅度的減弱。本文對(duì)優(yōu)化了的燃燒器從摻混特性、燃燒特性和排放特性三個(gè)方面進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明優(yōu)化了的燃燒器的燃料混合不均勻度降低了,火焰結(jié)構(gòu)更合理了,燃燒效率更接近100%了,NO_x排放量明顯降低了。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK229.8
【部分圖文】：

圖 1-1 天然氣鍋爐的 NOx控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[9]由圖 1-1 可知，天然氣鍋爐低氮燃燒技術(shù)大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：第一階段的燃燒技術(shù)以燃料的燃盡率和技術(shù)的安全性為主要目標(biāo)，未考慮天然氣鍋爐尾氣中 NOx對(duì)環(huán)境的危害；第二階段采用分級(jí)擴(kuò)散燃燒技術(shù)降低火焰鋒面溫度，從而控制 NOx生成量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；第三階段是分級(jí)擴(kuò)散燃燒技術(shù)耦合煙氣再循環(huán)技術(shù)進(jìn)一步降低火焰溫度和形成局部還原性氛圍來(lái)抑制 NOx的生成，從而應(yīng)對(duì)了越來(lái)越嚴(yán)格的 NOx排放標(biāo)準(zhǔn)；第四階段發(fā)展到了利用貧燃預(yù)混燃燒技術(shù)或者多種低氮燃燒技術(shù)耦合來(lái)控制燃燒過(guò)程中 NOx的生成，基于分級(jí)擴(kuò)散燃燒、煙氣再循環(huán)、無(wú)焰燃燒等多種低氮技術(shù)耦合的燃燒技術(shù)是當(dāng)前的主流發(fā)展趨勢(shì)。但是，我國(guó)目前主要采用分級(jí)擴(kuò)散燃燒技術(shù)來(lái)抑制天然氣鍋爐燃燒器內(nèi)的 NOx生成。由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)燃燒器企業(yè)需要緊跟天然氣鍋爐低氮燃燒技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，采用先進(jìn)的低氮燃燒技術(shù)來(lái)研制低氮甚至超低氮燃燒器，為改善大氣環(huán)境質(zhì)量做出卓越貢獻(xiàn)。1.1.3 煙氣再循環(huán)預(yù)混燃燒器性能優(yōu)化的關(guān)鍵問(wèn)題目前，為了滿足鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，國(guó)內(nèi)天然氣鍋爐廠家，尤其

圖 1-2 本文研究結(jié)構(gòu)為了使耦合煙氣再循環(huán)的天然氣預(yù)混燃燒器性能達(dá)到最佳，本文著重研究然氣和空氣摻混均勻性、煙氣和預(yù)混氣摻混均勻性以及預(yù)混火焰不穩(wěn)定性三個(gè)要問(wèn)題。使用 Fluent17.0 軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果按確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)分析，從而指導(dǎo)原型燃燒器的優(yōu)化工作。具體研究?jī)?nèi)容包括：（1）對(duì)原型燃燒器進(jìn)行熱力計(jì)算和結(jié)構(gòu)尺寸匯總；利用 Solidworks、Icem C軟件建立原型燃燒器的三維計(jì)算流體域模型，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分和無(wú)關(guān)性驗(yàn)證。（2）原型燃燒器的摻混特性分析主要從不同工況下的摻混均勻性和燃空質(zhì)流量之間的關(guān)系以及摻混過(guò)程中的壓力損失情況兩個(gè)方面展開(kāi)。天然氣和空氣摻混特性優(yōu)化主要通過(guò)改進(jìn)原型燃燒器的天然氣空氣摻混結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要從預(yù)段長(zhǎng)度、天然氣噴孔孔徑和角間距三個(gè)方面展開(kāi)。-12-

圖 2-1 旋流片示意圖器的旋流數(shù)，需要作出兩，旋流片出口氣流密度均31221221- ( )1 21- 3y1- ( )RG RRG RR = kg mm2 s-2；g mm s-2；徑，mm；-15-
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2837411