部分預(yù)混式低熱值煤層氣燃燒器優(yōu)化設(shè)計(jì)及燃燒特性研究.pdf

1、煤層氣是一種儲(chǔ)量豐富的非常規(guī)天然氣資源，目前對(duì)于煤層氣的工業(yè)應(yīng)用主要集中于熱值較高、可直接利用的部分。但在我國(guó)的煤層氣資源構(gòu)成中低熱值煤層氣所占比例較大，而對(duì)這部分煤層氣作為輔助燃料的研究應(yīng)用較少。由于低熱值煤層氣中甲烷體積濃度低，在對(duì)其他化石燃料進(jìn)行輔助燃燒時(shí)存在著諸如火焰較長(zhǎng)，燃燒穩(wěn)定性較差等現(xiàn)象，有必要對(duì)低熱值煤層氣燃燒器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究其在燃用低熱值燃?xì)鈺r(shí)的燃燒特性。
　　 首先，設(shè)計(jì)了額定負(fù)荷為150kW的部分預(yù)混式

2、低熱值煤層氣旋流燃燒器，并研究了鈍體對(duì)燃燒器流動(dòng)特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在燃?xì)夤芡獗谏霞友b鈍體可以提高燃燒器的部分預(yù)混效果；在支撐管出口加裝鈍體可以提高燃燒器出口氣流的射流剛性，以及回流區(qū)卷吸高溫?zé)煔獾哪芰头秶?。隨后對(duì)優(yōu)化加工的燃燒器進(jìn)行了流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)測(cè)試：燃燒器的各部件中旋流管流動(dòng)阻力最大，燃?xì)夤艽沃?，而直流管最??；在過(guò)量空氣系數(shù)低于1.2時(shí)直流管的壓損隨過(guò)量空氣系數(shù)增大而減??；旋流管出口的平均旋流強(qiáng)度隨入口流量增大而顯著提升，但

3、在燃燒器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)旋流強(qiáng)度僅隨過(guò)量空氣系數(shù)增大而小幅度波動(dòng)；沿軸向和徑向的軸向速度分布受過(guò)量空氣系數(shù)的影響較??；隨著直旋配風(fēng)比的增大，沿軸向的逆軸向速度梯度范圍逐漸減??；在垂直于軸向的各個(gè)橫截面內(nèi)，距離燃燒器出口小于100mm時(shí)均存在著沿徑向的逆軸向速度梯度，而在距離200mm的橫截面內(nèi)逆軸向速度梯度消失；隨著軸向距離的增加，各個(gè)橫截面內(nèi)沿徑向的逆軸向速度梯度范圍變窄，回流區(qū)寬度變短。
　　 然后，采用數(shù)值模擬的方法研究了燃燒

4、器燃燒時(shí)的溫度場(chǎng)分布、燃燒效率及NOx的排放特性。結(jié)果表明：燃燒器出口的溫度隨著出口鈍體圓錐角的增大而提高，圓錐角應(yīng)以30.96°為宜；燃燒器出口加裝鈍體之后能夠明顯減少火焰的偏斜程度，改善爐膛內(nèi)部溫度分布不均的情況，提高火焰的射流剛性和燃燒效率；當(dāng)?shù)蜔嶂得簩託庵屑淄轶w積濃度在20～25％范圍內(nèi)變化時(shí)，優(yōu)化后的燃燒器可以正常工作，不會(huì)發(fā)生燃燒器噴口燒壞的情況；而在燃?xì)夤苌霞友b鈍體，有利于減少爐膛尾氣中NOx的排放；在燃燒器出口加裝鈍體會(huì)