發(fā)布時間：2019-09-24 08:35

【摘要】：天然氣是我國的主要能源之一。相對于天然氣燃燒時效率高、SO2排放少等特點,其燃燒時產生的高溫更易于生成NOx。因此天然氣燃燒器的優(yōu)化設計,對于天然氣的清潔、高效利用具有非常重要的作用。本文提出了一種結合空氣分級、燃料分級以及旋轉射流技術的低NOx排放天然氣燃燒器結構,通過實驗研究、理論分析和數(shù)值模擬等手段進行了系統(tǒng)研究。針對新型天然氣燃燒器的研究,本文從以下四個層面依次展開工作,包括:冷態(tài)流動實驗研究、基于CFD冷態(tài)流動和熱態(tài)燃燒數(shù)值模擬研究、多因素作用下NOx排放模擬研究以及基于RSM的關鍵影響因素研究。本文設計并搭建了燃氣燃燒器實驗平臺,基于該實驗臺對新型天然氣燃燒器進行了冷態(tài)實驗,利用熱線風速儀對燃燒室內冷態(tài)流動進行了流場測量。結果表明:在燃燒室內氣體形成了中央回流區(qū),回流區(qū)的長度為0.75m,在燃燒室沿寬度方向上的軸向速度分布呈現(xiàn)出中間凹兩邊凸的“馬鞍”型。基于FLUENT軟件對冷態(tài)流場進行了數(shù)值模擬,提取流場中的軸向速度與冷態(tài)實驗相互驗證。結果表明:冷態(tài)數(shù)值模擬的速度分布與實驗基本一致,說明選用的數(shù)值模型是可靠的。利用數(shù)值模擬研究了燃燒器的結構參數(shù)-旋流角度和運行參數(shù)-空氣過剩系數(shù)以及空氣預熱溫度對燃燒器燃燒性能的影響。結果表明:隨著旋流角度的增加,NOx的生成量先減少后增加,旋流角度為40°時,燃燒室內回流區(qū)最長,溫度分布最均勻,且NOx的生成量最小;隨著空氣過剩系數(shù)的增加,NOx的生成量先增加后減小;隨著空氣預熱溫度的增加,燃燒室內平均溫度升高,NOx的排放量也隨之逐漸增加。運用響應面法對上述結構和運行參數(shù)進行優(yōu)化分析,得到了二次預測模型。結果表明:三種參數(shù)對NOx生成量都有影響,顯著性影響從大到小依次為空氣預熱溫度、空氣過剩系數(shù)、旋流角度;在旋流角度為40°,空氣過剩系數(shù)為1.05以及空氣預熱溫度為293K時,NOx的排放量最低。
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU996

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本文編號：2540779