金屬纖維燃燒器屬于多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)的應(yīng)用裝置,廣泛應(yīng)用于各類鍋爐中。與傳統(tǒng)的擴(kuò)散式燃燒器相比,金屬纖維燃燒器具有低氮氧化物排放、燃燒強(qiáng)度高、回火安全性高等優(yōu)勢(shì)。為進(jìn)一步降低天然氣金屬纖維燃燒器燃燒過(guò)程中氮氧化物的產(chǎn)生量,本文從提高天然氣和空氣在金屬纖維燃燒器混氣室中的混合效果著手,對(duì)其混氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并基于正交試驗(yàn)對(duì)混氣結(jié)構(gòu)參數(shù)做優(yōu)化研究。同時(shí),對(duì)優(yōu)化后的金屬纖維燃燒器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究,為后續(xù)更進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)�；谔岣咛烊粴夂涂諝庠诮饘倮w維燃燒器中的混合效果,對(duì)混氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。以混合不均勻度作為評(píng)價(jià)混氣結(jié)構(gòu)混氣效果的優(yōu)劣,并通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)四個(gè)研究對(duì)象:空氣流量、葉片角度、葉片數(shù)量、配氣環(huán)出口數(shù)量,進(jìn)行混氣效果單因素影響分析,得到各單因素對(duì)混合不均勻度的影響趨勢(shì)。結(jié)果表明:在單因素變化情況下,空氣流量和旋流葉片角度對(duì)混合不均勻變化趨勢(shì)影響較大,葉片數(shù)量和配氣環(huán)出口數(shù)次之。以獲得最優(yōu)混合效果為目標(biāo),選擇空氣流量、葉片角度、葉片數(shù)量、配氣環(huán)出口數(shù)量為實(shí)驗(yàn)因素,利用正交實(shí)驗(yàn)和Fluent數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)混氣結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)極差分析,得到各研究因素對(duì)混氣混合效果影響的主次順序?yàn)?葉片數(shù)量葉片角度空氣流量配氣環(huán)出口數(shù)。通過(guò)優(yōu)水平分析,得到理論上混合效果最優(yōu)的混氣參數(shù)組合:空氣流量414.5m~3/h、配氣環(huán)出口數(shù)5個(gè)、葉片角度15°、葉片數(shù)量14片�；诖罱ǖ娜紵龑�(shí)驗(yàn)臺(tái),對(duì)理論最優(yōu)混氣參數(shù)組合和非理論最優(yōu)混氣參數(shù)組合下的金屬纖維燃燒器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,最優(yōu)混氣參數(shù)組合下燃燒排放出的NO_X量低于其他混氣參數(shù)組合,且溫度分布更均勻�；诨鞖鈪�(shù)最優(yōu)組合的正確性,進(jìn)一步探究金屬纖維燃燒器熱負(fù)荷為50%、40%、30%、20%、10%下的燃燒實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同負(fù)荷下燃燒室內(nèi)溫度分布的均勻性沒(méi)有受到負(fù)荷變化的影響,但燃燒室內(nèi)平均溫度隨負(fù)荷降低而下降,其穩(wěn)定性也隨之下降。采用數(shù)值模擬的方法,對(duì)最優(yōu)參數(shù)組合下的金屬纖維燃燒器在燃燒室內(nèi)的冷態(tài)和熱態(tài)兩種情形進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明,冷態(tài)條件下,預(yù)混氣體在金屬纖維燃燒器表面纖維層均勻流出,氣體流動(dòng)特性良好;熱態(tài)條件下,40%負(fù)荷的預(yù)混氣體在0.5m/s、0.6m/s、0.7m/s、0.8m/s四種流速下燃燒時(shí),燃燒室中的溫度場(chǎng)整體分布較均勻,溫度分布軌跡沒(méi)有明顯的差別,但燃燒室內(nèi)壁及出口兩側(cè)溫度相對(duì)較高,四種流速下所達(dá)到的溫度峰值分別為1862K、1837K、1824K、1800K,且溫度較高的地方,NO摩爾濃度比較高,溫度低的區(qū)域,NO摩爾濃度低。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK223.23
【部分圖文】：

31-金屬纖維網(wǎng) 2-噴嘴 3-引射器 4-殼體圖1-1 自然引射式金屬纖維燃?xì)馊紵鱂igure 1-1 Natural ejector metal fiber gas burner1-風(fēng)機(jī) 2-預(yù)混室 3-燃?xì)馊肟?4-點(diǎn)火槍和火檢 5-混風(fēng)輪 6-金屬纖維網(wǎng)圖1-2 后混鼓風(fēng)式金屬纖維燃燒器Figure 1-2 Rear mixing blasted metal fiber burner圖1-3 后混式金屬纖維燃燒器工作流程圖Figure 1-3 Working flow chart of the post-mixed metal fiber burner金屬纖維燃燒器具有以下特點(diǎn):（1）污染物排放低。金屬纖維燃燒器的氮氧化物、一氧化碳和不完全燃燒物的排放濃度低。由于全預(yù)混燃燒的空氣過(guò)剩系數(shù)小，同時(shí)燃燒釋放的熱量通過(guò)輻射與對(duì)流方式迅速帶走，降低了火焰溫度，所以相對(duì)于其它燃燒器，金屬纖維燃燒器具有更低的NOX排放水平。全預(yù)混和多孔介質(zhì)的表面燃燒方式保證了低空氣過(guò)剩系數(shù)下的完全燃燒，CO的不完全燃燒物的排放濃度低。（2）燃燒強(qiáng)度高、調(diào)節(jié)范圍大。金屬纖維燃燒器有著相當(dāng)大的燃燒強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍(100-10000kW/m2)。在此范圍內(nèi)，金屬纖維燃燒器有兩種燃燒方式：熱輻射方式和

Figure 1-1 Natural ejector metal fiber gas burner1-風(fēng)機(jī) 2-預(yù)混室 3-燃?xì)馊肟?4-點(diǎn)火槍和火檢 5-混風(fēng)輪 6-金屬纖維網(wǎng)圖1-2 后混鼓風(fēng)式金屬纖維燃燒器Figure 1-2 Rear mixing blasted metal fiber burner圖1-3 后混式金屬纖維燃燒器工作流程圖Figure 1-3 Working flow chart of the post-mixed metal fiber burner金屬纖維燃燒器具有以下特點(diǎn):（1）污染物排放低。金屬纖維燃燒器的氮氧化物、一氧化碳和不完全燃燒物的排放濃度低。由于全預(yù)混燃燒的空氣過(guò)剩系數(shù)小，同時(shí)燃燒釋放的熱量通過(guò)輻射與對(duì)流方式迅速帶走，降低了火焰溫度，所以相對(duì)于其它燃燒器，金屬纖維燃燒器具有更低的NOX排放水平。全預(yù)混和多孔介質(zhì)的表面燃燒方式保證了低空氣過(guò)剩系數(shù)下的完全燃燒，CO的不完全燃燒物的排放濃度低。（2）燃燒強(qiáng)度高、調(diào)節(jié)范圍大。金屬纖維燃燒器有著相當(dāng)大的燃燒強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍(100-10000kW/m2)。在此范圍內(nèi)，金屬纖維燃燒器有兩種燃燒方式：熱輻射方式和

圖1-2 后混鼓風(fēng)式金屬纖維燃燒器Figure 1-2 Rear mixing blasted metal fiber burner圖1-3 后混式金屬纖維燃燒器工作流程圖Figure 1-3 Working flow chart of the post-mixed metal fiber burner金屬纖維燃燒器具有以下特點(diǎn):（1）污染物排放低。金屬纖維燃燒器的氮氧化物、一氧化碳和不完全燃燒物的排放濃度低。由于全預(yù)混燃燒的空氣過(guò)剩系數(shù)小，同時(shí)燃燒釋放的熱量通過(guò)輻射與對(duì)流方式迅速帶走，降低了火焰溫度，所以相對(duì)于其它燃燒器，金屬纖維燃燒器具有更低的NOX排放水平。全預(yù)混和多孔介質(zhì)的表面燃燒方式保證了低空氣過(guò)剩系數(shù)下的完全燃燒，CO的不完全燃燒物的排放濃度低。（2）燃燒強(qiáng)度高、調(diào)節(jié)范圍大。金屬纖維燃燒器有著相當(dāng)大的燃燒強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍(100-10000kW/m2)。在此范圍內(nèi)，金屬纖維燃燒器有兩種燃燒方式：熱輻射方式和
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本文編號(hào)：2848078