燃煤鍋爐改燒低熱值煤層氣數(shù)值模擬與燃燒穩(wěn)定性實驗.pdf

1、甲烷濃度在30％左右的煤礦井下抽放煤層氣熱值較低，甲烷的溫室效應為二氧化碳的20倍，對臭氧層的破壞力是二氧化碳的7倍。因此，進行煤層氣的產業(yè)化開發(fā)利用，不僅可以有效緩解我國當前和將來的天然氣供需矛盾，還具有良好的社會效益和環(huán)境效益，對煤礦安全生產、節(jié)約資源、保護環(huán)境等方面都具有深遠的意義。在能源局勢日趨緊張的情況下，將煤礦附近的低效率的燃煤工業(yè)鍋爐改燒煤層氣是一項很好的節(jié)能減排措施。
　　 首先，本文介紹了國內外的煤層氣利用現(xiàn)狀

2、，總結了國內外煤層氣利用的幾種途徑，提出了低濃度煤層氣利用的瓶頸問題；概述了低熱值氣體燃燒的研究現(xiàn)狀，分析了低熱值煤層氣著火性能、火焰穩(wěn)定性等的各種影響因素，為在燃煤鍋爐改燒低熱值煤層氣的工業(yè)應用提供理論依據。
　　 其次，本文采用標準k-ε湍流模型、通用有限速率模型、P-1輻射換熱模型及基于Thermal Nox的PDF輸運方程的Nox生成模型，對燃煤鍋爐改燒低濃度煤層氣后爐內流動及燃燒過程進行三維數(shù)值模擬。分析了燃煤鍋爐改燒

3、低濃度煤層氣后爐內流動及燃燒特性，預測了爐膛內流場、溫度場和組分濃度場的分布規(guī)律，并對Nox的排放特性進行了預測。模擬結果表明：燃燒器的中心軸線上，具有最大的絕對速度值，隨著熱負荷的降低，爐膛溫度和速度的峰值也逐漸減小，且峰值明顯前移。Nox主要在爐膛后部的高溫區(qū)域生成，且最大生成量在溫度最高的區(qū)域。
　　 最后，針對噴嘴參數(shù)對低熱值煤層氣燃燒穩(wěn)定性的影響進行實驗研究，分析了流片的結構和安裝位置對低熱值煤層氣燃燒的影響。實驗結果