本文關鍵詞：氣體燃料高溫富氧燃燒特性的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于富氧和高溫燃燒過程是高效利用能源的有效手段。本文主要通過實驗和數(shù)值模擬分別對天然氣和焦爐煤氣等氣體燃料的高溫富氧燃燒特性開展研究,分析氧氣濃度、過量氧氣系數(shù)、有無旋流等對高溫富氧燃燒特性、排放特性和傳熱特性和燃料節(jié)約量的影響,并與普通空氣氣氛下和無蓄熱條件的氣體燃料燃燒特性進行比較。 對天然氣高溫富氧燃燒特性進行實驗研究,研究結果表明,隨著氧氣濃度增加,火焰顏色更加明亮,位置向燃料噴口處移近。爐內溫度減速上升,NOx生成量也小幅增大,排煙焓下降,平均輻射傳熱系數(shù)增大,但在氧氣濃度大于24%以后,氧氣濃度的影響減弱。隨過量氧氣系數(shù)增加,火焰褶皺增多,顏色變亮。當過量氧氣系數(shù)從1.0提高到1.1時,爐內溫度以及NOx生成量均有明顯提高,但當過量氧氣系數(shù)從1.1提高到1.2時,其影響減弱。加入蓄熱后,火焰長度增加,平均輻射傳熱系數(shù)也隨之增大。 對焦爐煤氣在玻璃窯爐中的高溫富氧燃燒過程進行了數(shù)值模擬研究。研究結果表明：隨著氧氣濃度增大,爐內總體平均溫度、NOx生成量都有所上升,溫度與NOx分布均勻性下降,煙氣對于玻璃液面以及爐壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)逐漸提高,其中煙氣與爐壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大于與玻璃液面的傳熱系數(shù)。當氧氣濃度達到25%時,若繼續(xù)增大氧氣濃度,平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的提高速度變緩。當過量氧氣系數(shù)從1.1提高到1.2時,爐內平均溫度以及NOx生成量有較大幅度提高,玻璃面和爐壁上的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)隨之增大,但當過量氧氣系數(shù)從1.2提高到1.3時,其影響減弱。 無旋流助燃條件下,隨著燃料節(jié)約量的增大,爐內總體平均溫度以及NOx生成量下降,且溫度分布和NOx分布均勻性下降。煙氣對于玻璃液面以及爐壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)逐漸減小。在1.1的過量氧氣系數(shù)和氧氣濃度為25%條件下,且燃料節(jié)約量為10%時,爐內燃燒情況較實際運行工況相似,在該工況下加入旋流助燃后,燃料節(jié)約量為20%時,爐內燃燒情況與標準工況相似。 模擬計算結果與采集的窯爐實際的運行數(shù)據(jù)進行比較,吻合較好。本文研究結果可以為氣體燃料高溫富氧燃燒特性的進一步研究提供一定基礎數(shù)據(jù),并為玻璃窯爐的改造及運行提供指導。
【關鍵詞】：天然氣 焦爐煤氣 富氧燃燒 蓄熱 玻璃窯爐
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK16
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 符號說明表7-8
• 目錄8-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 選題意義11-14
• 1.2.1 高溫燃燒技術12-13
• 1.2.2 富氧燃燒技術13-14
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 富氧燃燒方面14-16
• 1.3.2 高溫燃燒方面16
• 1.3.3 研究現(xiàn)狀小結16-17
• 1.4 本文主要研究內容17-19
• 1.4.1 研究內容17
• 1.4.2 研究方案17-19
• 2 天然氣高溫富氧燃燒特性實驗19-39
• 2.1 實驗系統(tǒng)設計19-22
• 2.1.1 實驗系統(tǒng)簡介19-20
• 2.1.2 實驗數(shù)據(jù)采集20-21
• 2.1.3 實驗方案設計21-22
• 2.2 傳熱特性的計算方法22-24
• 2.2.1 排煙焓22-23
• 2.2.2 灰污系數(shù)23
• 2.2.3 輻射換熱系數(shù)的計算23-24
• 2.3 實驗結果與分析24-36
• 2.3.1 火焰情況24-25
• 2.3.2 溫度分布25-29
• 2.3.3 NO_x排放29-30
• 2.3.4 傳熱特性30-36
• 2.4 本章小結36-39
• 3 焦爐煤氣燃燒特性數(shù)值模擬模型選擇39-55
• 3.1 窯爐概況39-42
• 3.1.1 窯爐整體特性39-41
• 3.1.2 燃燒系統(tǒng)41-42
• 3.2 數(shù)學模型的建立42-46
• 3.2.1 基本守恒方程42-44
• 3.2.2 湍流流動模型44
• 3.2.3 湍流燃燒模型44-45
• 3.2.4 輻射換熱模型45
• 3.2.5 NO_x排放模型45-46
• 3.3 物理模型的建立46-48
• 3.3.1 模型簡化46
• 3.3.2 網格劃分46-48
• 3.4 模擬工況及相關參數(shù)48-51
• 3.4.1 模擬工況的劃分48-50
• 3.4.2 邊界條件的設置50-51
• 3.5 模型的驗證51-55
• 3.5.1 網格加密51-52
• 3.5.2 計算結果與現(xiàn)場數(shù)據(jù)對比52-55
• 4 焦爐煤氣富氧燃燒特性影響因素的分析55-87
• 4.1 傳統(tǒng)燃燒方式下燃燒特性55-61
• 4.1.1 速度分布55-57
• 4.1.2 溫度分布57-59
• 4.1.3 組分分布59-61
• 4.1.4 NO_x61
• 4.2 氧氣濃度的影響61-72
• 4.2.1 速度分布62-64
• 4.2.2 溫度分布64-67
• 4.2.3 組分分布67-70
• 4.2.4 NO_x70-72
• 4.3 過量氧氣系數(shù)的影響72-81
• 4.3.1 速度分布72-74
• 4.3.2 溫度分布74-76
• 4.3.3 組分分布76-79
• 4.3.4 NO_x79-81
• 4.4 爐內傳熱特性81-83
• 4.4.1 排煙焓82
• 4.4.2 爐內傳熱特性82-83
• 4.5 本章小結83-87
• 5 焦爐煤氣高溫富氧燃燒過程經濟性分析87-111
• 5.1 普通進氣方式下燃料節(jié)約量87-97
• 5.1.1 速度分布87-90
• 5.1.2 溫度分布90-91
• 5.1.3 組分分布91-94
• 5.1.4 NO_x94-97
• 5.2 旋流助燃條件下燃料節(jié)約量97-106
• 5.2.1 速度分布97-99
• 5.2.2 溫度分布99-101
• 5.2.3 組分分布101-104
• 5.2.4 NO_x104-106
• 5.3 旋流助燃與普通進氣比較106-109
• 5.3.1 排煙焓106-107
• 5.3.2 爐內傳熱特性107-109
• 5.4 本章小結109-111
• 6 結論111-113
• 6.1 全文總結111-112
• 6.2 工作展望112-113
• 參考文獻113-117
• 作者簡歷117-121
• 學位論文數(shù)據(jù)集121

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