本文關(guān)鍵詞：新型低NO_x燃氣燃燒器的數(shù)值模擬與實驗研究

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【摘要】：在“西氣東輸”、“煤改氣”政策的推廣以及天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔能源在各行各業(yè)所展現(xiàn)出來的潛力的背景之下,以實現(xiàn)氣體燃料低NO_x排放為目的,綜合現(xiàn)有的低NO_x燃氣燃燒技術(shù)中的燃料分級、煙氣再循環(huán)以及多點分散燃燒技術(shù),設(shè)計了新型低NO_x燃氣燃燒器及其實驗系統(tǒng),并對其進行了速度場、溫度場及燃燒產(chǎn)物中NO_x含量變化規(guī)律的數(shù)值模擬和實驗研究工作。設(shè)計并制造出十二種不同結(jié)構(gòu)的新型低NO_x燃氣燃燒器。查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻,在前人關(guān)于燃氣的清潔高效燃燒技術(shù)的研究基礎(chǔ)上,總結(jié)燃氣燃燒過程中NO_x的生成機理,綜合使用已有的燃料分級、煙氣再循環(huán)和多點分散燃燒控制技術(shù),設(shè)計出了新型低NO_x燃氣燃燒器,該燃燒器具有多點分散燃燒的長火焰、爐內(nèi)熱負荷分布均勻以及超低NO_x生成的特點。為與新型低NO_x燃氣燃燒器形成對比,還設(shè)計了傳統(tǒng)燃氣燃燒器。開展新型低NO_x燃氣燃燒器和傳統(tǒng)燃氣燃燒器的數(shù)值模擬工作。建立了以燃氣燃燒器的設(shè)計尺寸為標準的幾何物理模型,對其進行網(wǎng)格劃分,根據(jù)燃燒器的熱負荷和環(huán)境參數(shù)設(shè)定數(shù)值模型的初始邊界條件,根據(jù)各方程的收斂標準對殘差進行設(shè)定,對計算收斂后的結(jié)果進行輸出。對計算區(qū)域分別取xz和yz兩個平面作為參考平面,分析了新型低NO_x燃氣燃燒器和傳統(tǒng)燃氣燃燒器的速度場、溫度場以及NO_x濃度場,并得出結(jié)論,新型低NO_x燃氣燃燒器能夠有效的降低燃燒室內(nèi)溫度,從而降低燃燒產(chǎn)物中NO_x的含量,從數(shù)值模擬方面驗證了新型低NO_x燃氣燃燒器能實現(xiàn)天然氣的高效低污染燃燒。對新型低NO_x燃氣燃燒器和傳統(tǒng)燃氣燃燒器進行實驗研究。通過在燃燒室內(nèi)進行燃燒試驗并測量各測點的溫度,推斷出各工況下燃燒室內(nèi)的溫度分布,并對煙氣中NO_x排放量進行測量,得出12中燃燒器結(jié)構(gòu)中的最佳結(jié)構(gòu)類型,并開展針對該類型燃燒器的過剩空氣系數(shù)和負荷適應(yīng)性的實驗研究。最后得出以下結(jié)論:新型低NO_x燃氣燃燒器具有良好的燃燒特性,能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)鍋(窯)爐煙氣中NO_x的超低排放,且其燃燒特性幾乎不受過�？諝庀禂�(shù)以及負荷的影響。本課題為燃氣工業(yè)鍋(窯)爐根據(jù)本身的結(jié)構(gòu)特點以及應(yīng)用需要,在對新型低NO_x燃氣燃燒器進行選擇使用的過程中提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：燃氣 超低NO_x 燃燒器 數(shù)值模擬 實驗研究
【學(xué)位授予單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK16
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 燃氣低NO_x燃燒器國內(nèi)外研究進展12-17
• 1.2.1 高溫空氣燃燒技術(shù)12
• 1.2.2 富氧燃燒技術(shù)12-13
• 1.2.3 空氣分級燃燒技術(shù)13
• 1.2.4 無焰燃燒技術(shù)13-14
• 1.2.5 燃料分級技術(shù)14
• 1.2.6 煙氣再循環(huán)技術(shù)14-15
• 1.2.7 低NO_x燃氣燃燒器技術(shù)15-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容17-20
• 第二章 新型低NO_x燃氣燃燒器設(shè)計20-24
• 2.1 技術(shù)原理20-22
• 2.2 典型方案設(shè)計22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 數(shù)值模擬24-46
• 3.1 Fluent軟件簡介24-25
• 3.2 數(shù)值計算模型25-30
• 3.2.1 基本物理模型25-26
• 3.2.2 湍流模型26-28
• 3.2.3 組分輸運與化學(xué)反應(yīng)模型28-29
• 3.2.4 輻射模型29
• 3.2.5 NO_x 形成模型29-30
• 3.3 模擬對象30-34
• 3.3.1 燃燒室30
• 3.3.2 燃燒器30-31
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分31-34
• 3.4 模擬結(jié)果分析34-44
• 3.4.1 不同結(jié)構(gòu)新型低 NO_x 燃氣燃燒器模擬結(jié)果34-38
• 3.4.2 負荷對新型低 NO_x 燃氣燃燒器的影響38-41
• 3.4.3 空氣系數(shù)對新型低 NO_x 燃氣燃燒器的影響41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 實驗研究46-58
• 4.1 實驗?zāi)康?/span>46
• 4.2 實驗系統(tǒng)46-50
• 4.2.1 燃燒系統(tǒng)47
• 4.2.2 鼓、引風(fēng)系統(tǒng)47-48
• 4.2.3 水冷系統(tǒng)48
• 4.2.4 數(shù)據(jù)測量及存取系統(tǒng)48-49
• 4.2.5 煙氣成分檢測系統(tǒng)49-50
• 4.3 實驗方法50-52
• 4.4 實驗工況52
• 4.5 實驗結(jié)果52-56
• 4.5.1 不同結(jié)構(gòu)燃燒器燃燒實驗結(jié)果52-54
• 4.5.2 負荷適應(yīng)性研究54-55
• 4.5.3 過�？諝庀禂�(shù)影響55-56
• 4.5.4 NO_x含量分布56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 總結(jié)與展望58-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-64
• 附錄（攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄）64

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本文編號：576447