本文以逆噴旋流煤粉燃燒器為研究對象,為揭示逆向射流耦合旋流穩(wěn)焰機理以及不同工況和工藝參數(shù)對逆噴旋流煤粉燃燒器空氣動力場的影響規(guī)律,分別搭建1:2的單相冷態(tài)試驗臺和1:5的氣固兩相試驗臺,利用熱線風速儀和飄帶示蹤開展了不同逆向一次風率、不同內(nèi)外二次風比例以及預燃錐對逆噴旋流煤粉燃燒器單相流動特性影響試驗,在此研究基礎上,利用PDA（Phase Doppler Anemometer）開展了直流二次風對逆向一次風粉流動特性影響試驗和不同內(nèi)二次風葉片角度對逆噴旋流煤粉燃燒器氣固兩相流動特性影響試驗,最后在14MW逆噴旋流煤粉燃燒器試驗臺架上進行熱態(tài)驗證試驗。研究結論如下:（1）通過單相流動特性試驗得出,不加裝預燃錐時,當逆向一次風率為14.86%,內(nèi)外二次風比例為1:2時,耦合回流區(qū)的面積、相對回流量以及氣流旋轉能力均適宜,內(nèi)外二次風摻混較延遲且比較劇烈。加裝預燃錐時,隨著內(nèi)外二次風比例從2:5增加到1:1,耦合回流區(qū)最大直徑從0.67 D增加到0.87 D（D為外二次風管內(nèi)徑）,相對回流率從0.83增加到1.29;耦合回流區(qū)內(nèi)0.3≤X/D≤0.8的區(qū)域速度較低但湍動強烈（X為燃燒器的軸向方... 

【文章來源】：煤炭科學研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

993-2018年世界能源消費結構[1]

煤炭科學研究總院碩士學位論文2嚴格，重點地區(qū)新建的燃煤鍋爐必須滿足超低排放要求。因此針對煤粉工業(yè)鍋爐，在提高燃燒效率的同時降低污染物初始排放、降低環(huán)保設備的運行成本勢在必行。圖1.22004-2018中國能源消費結構[3]Fig.1.2China’sEnergyConsumptionStructurein2004-2018[3]煤科院節(jié)能技術有限公司自主研發(fā)的煤粉工業(yè)鍋爐，設計煤種為煙煤，自2006年推廣示范以來，取得了良好的節(jié)能減排示范效果，得到了市場的廣泛認可[5]。但針對日益嚴苛的國家環(huán)保政策，現(xiàn)有技術例如空氣分級燃燒、再燃、煙氣再循環(huán)、旋流、鈍體等多種燃燒方式在高效穩(wěn)定燃燒和降低NOx初始排放濃度方面很難再有新的突破，因此將逆向射流機理拓展到煤粉燃燒領域與現(xiàn)有的低氮穩(wěn)燃技術融合，為煤粉清潔高效利用提供一個新的途徑。煤科院逆噴旋流燃燒器是一款同時將逆向射流穩(wěn)燃技術和旋流穩(wěn)燃技術耦合適用于煙煤的煤粉燃燒器，但是目前該燃燒器的逆向射流耦合旋流穩(wěn)燃機理研究不深入，限制了其在低負荷穩(wěn)燃和寬煤種適應性等方面的廣泛應用。本文以煤科院節(jié)能技術有限公司的逆噴旋流煤粉燃燒器為研究對象，通過等溫�；泶罱▎蜗嗪蜌夤虄上嘣囼炁_進行試驗，然后進行工業(yè)驗證，揭示逆向射流耦合旋流穩(wěn)焰特性以及不同工況參數(shù)和工藝參數(shù)對逆噴旋流煤粉燃燒器空氣動力場的影響規(guī)律，為降低NOx的初始排放濃度以及下一步燃燒器改造提供理論支撐和指導。1.2逆向射流燃燒技術研究現(xiàn)狀逆向射流（Reversejet）即在燃燒系統(tǒng)中射流方向與主氣流運動方向相反，又稱為對流（Opposingjet）[6]。Schaffer于1954年首次提出在飛機發(fā)動機領域利

煤炭科學研究總院碩士學位論文4焰穩(wěn)定器的穩(wěn)定性特征的方法，利用商業(yè)丙烷作為燃料研究發(fā)現(xiàn)計算的穩(wěn)定性極限與試驗穩(wěn)定性極限相比具有非常高的可靠性[12]。Agoston等利用天然氣作為燃料，研究逆向射流和火焰的物理結構，通過試驗結果分析，證明了Schaffer提出的臨界區(qū)是均勻混合的和臨界區(qū)位于火焰的尖端區(qū)域的觀點是錯誤的。他認為示蹤顆粒在其行程中明顯滯留的區(qū)域即為再循環(huán)區(qū)域，火焰穩(wěn)定的臨界區(qū)域是與環(huán)形再循環(huán)區(qū)域的上游部分和外部部分鄰接的擴散區(qū)域，并且該臨界區(qū)是個非均勻混合的擴散性臨界區(qū)[13]。關于強制逆向回流的代表技術是Seitzman團隊首次提出SPRF滯點逆向回流（StagnationPointReverseFlow）[14]。圖1.3為SPRF燃燒器示意圖，該燃燒器反應物通過開口端中心的供料系統(tǒng)注入，供料系統(tǒng)可以通過其環(huán)形管提供可燃的預混合反應物，或者分別通過中心管和環(huán)形管提供燃料和空氣，反應物沿著燃燒器中心線到達封閉端之后被強制回流，然后通過噴射系統(tǒng)周圍的環(huán)形出口離開系統(tǒng)。該燃燒器低NOx排放機理是在貧燃料的條件下實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒，通過熱產(chǎn)物夾帶自由基逆向回流與反應物混合，提高反應物溫度，同時降低了反應物的點火溫度，在燃燒器出口端形成一個低速高湍流的穩(wěn)定燃燒區(qū)域[14-16]。圖1.3SPRF燃燒器示意圖[16]Fig.1.3StructuraldiagramofSPRFburner[16]Seitzman團隊提出的新型SPRF燃燒器可以在預混或非預混燃燒模式下以超低NOx排放運行[14]。并且根據(jù)測得的數(shù)據(jù)顯示，在兩種模式下獲得了相同的NOx排放。但是非預混合模式通常比預混合模式燃燒更穩(wěn)定。Bobba研究了SPRF燃燒室的流場和燃燒特性，結果表明預混和非預混模式具有類似的火焰和流場結構，

【參考文獻】：
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本文編號：3440278