發(fā)布時(shí)間：2021-10-16 18:18

　　本文以逆噴旋流煤粉燃燒器為研究對(duì)象,為揭示逆向射流耦合旋流穩(wěn)焰機(jī)理以及不同工況和工藝參數(shù)對(duì)逆噴旋流煤粉燃燒器空氣動(dòng)力場(chǎng)的影響規(guī)律,分別搭建1:2的單相冷態(tài)試驗(yàn)臺(tái)和1:5的氣固兩相試驗(yàn)臺(tái),利用熱線風(fēng)速儀和飄帶示蹤開(kāi)展了不同逆向一次風(fēng)率、不同內(nèi)外二次風(fēng)比例以及預(yù)燃錐對(duì)逆噴旋流煤粉燃燒器單相流動(dòng)特性影響試驗(yàn),在此研究基礎(chǔ)上,利用PDA（Phase Doppler Anemometer）開(kāi)展了直流二次風(fēng)對(duì)逆向一次風(fēng)粉流動(dòng)特性影響試驗(yàn)和不同內(nèi)二次風(fēng)葉片角度對(duì)逆噴旋流煤粉燃燒器氣固兩相流動(dòng)特性影響試驗(yàn),最后在14MW逆噴旋流煤粉燃燒器試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行熱態(tài)驗(yàn)證試驗(yàn)。研究結(jié)論如下:（1）通過(guò)單相流動(dòng)特性試驗(yàn)得出,不加裝預(yù)燃錐時(shí),當(dāng)逆向一次風(fēng)率為14.86%,內(nèi)外二次風(fēng)比例為1:2時(shí),耦合回流區(qū)的面積、相對(duì)回流量以及氣流旋轉(zhuǎn)能力均適宜,內(nèi)外二次風(fēng)摻混較延遲且比較劇烈。加裝預(yù)燃錐時(shí),隨著內(nèi)外二次風(fēng)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(fēng)管內(nèi)徑）,相對(duì)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(dòng)強(qiáng)烈（X為燃燒器的軸向方... 

【文章來(lái)源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

993-2018年世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)[1]

煤炭科學(xué)研究總院碩士學(xué)位論文2嚴(yán)格，重點(diǎn)地區(qū)新建的燃煤鍋爐必須滿足超低排放要求。因此針對(duì)煤粉工業(yè)鍋爐，在提高燃燒效率的同時(shí)降低污染物初始排放、降低環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行成本勢(shì)在必行。圖1.22004-2018中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)[3]Fig.1.2China’sEnergyConsumptionStructurein2004-2018[3]煤科院節(jié)能技術(shù)有限公司自主研發(fā)的煤粉工業(yè)鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為煙煤，自2006年推廣示范以來(lái)，取得了良好的節(jié)能減排示范效果，得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可[5]。但針對(duì)日益嚴(yán)苛的國(guó)家環(huán)保政策，現(xiàn)有技術(shù)例如空氣分級(jí)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(jī)理拓展到煤粉燃燒領(lǐng)域與現(xiàn)有的低氮穩(wěn)燃技術(shù)融合，為煤粉清潔高效利用提供一個(gè)新的途徑。煤科院逆噴旋流燃燒器是一款同時(shí)將逆向射流穩(wěn)燃技術(shù)和旋流穩(wěn)燃技術(shù)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(jī)理研究不深入，限制了其在低負(fù)荷穩(wěn)燃和寬煤種適應(yīng)性等方面的廣泛應(yīng)用。本文以煤科院節(jié)能技術(shù)有限公司的逆噴旋流煤粉燃燒器為研究對(duì)象，通過(guò)等溫�；泶罱▎蜗嗪蜌夤虄上嘣囼�(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，然后進(jìn)行工業(yè)驗(yàn)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(duì)逆噴旋流煤粉燃燒器空氣動(dòng)力場(chǎng)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(dǎo)。1.2逆向射流燃燒技術(shù)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(yùn)動(dòng)方向相反，又稱為對(duì)流（Opposingjet）[6]。Schaffer于1954年首次提出在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域利

煤炭科學(xué)研究總院碩士學(xué)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(jì)算的穩(wěn)定性極限與試驗(yàn)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(jié)構(gòu)，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)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(diǎn)是錯(cuò)誤的。他認(rèn)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(kuò)散區(qū)域，并且該臨界區(qū)是個(gè)非均勻混合的擴(kuò)散性臨界區(qū)[13]。關(guān)于強(qiáng)制逆向回流的代表技術(shù)是Seitzman團(tuán)隊(duì)首次提出SPRF滯點(diǎn)逆向回流（StagnationPointReverseFlow）[14]。圖1.3為SPRF燃燒器示意圖，該燃燒器反應(yīng)物通過(guò)開(kāi)口端中心的供料系統(tǒng)注入，供料系統(tǒng)可以通過(guò)其環(huán)形管提供可燃的預(yù)混合反應(yīng)物，或者分別通過(guò)中心管和環(huán)形管提供燃料和空氣，反應(yīng)物沿著燃燒器中心線到達(dá)封閉端之后被強(qiáng)制回流，然后通過(guò)噴射系統(tǒng)周圍的環(huán)形出口離開(kāi)系統(tǒng)。該燃燒器低NOx排放機(jī)理是在貧燃料的條件下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒，通過(guò)熱產(chǎn)物夾帶自由基逆向回流與反應(yīng)物混合，提高反應(yīng)物溫度，同時(shí)降低了反應(yīng)物的點(diǎn)火溫度，在燃燒器出口端形成一個(gè)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(tuán)隊(duì)提出的新型SPRF燃燒器可以在預(yù)混或非預(yù)混燃燒模式下以超低NOx排放運(yùn)行[14]。并且根據(jù)測(cè)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(yù)混合模式通常比預(yù)混合模式燃燒更穩(wěn)定。Bobba研究了SPRF燃燒室的流場(chǎng)和燃燒特性，結(jié)果表明預(yù)混和非預(yù)混模式具有類似的火焰和流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]貧煤低NOx旋流燃燒器的試驗(yàn)及模擬研究[D]. 尚天坤.清華大學(xué) 2016
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