高熱旋流燃燒器的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、燃燒器是工業(yè)爐等爐窯的關(guān)鍵性設(shè)備，高熱旋流燃燒器是一種新型、高效的燃?xì)馊紵?，它具有很高的燃燒火焰溫度，很短的火焰長度，很均勻的爐內(nèi)溫度，很穩(wěn)定的點(diǎn)火源，尾氣中很低的NOx濃度。當(dāng)前，一次能源結(jié)構(gòu)的變化、“煤改氣”政策的擴(kuò)大和環(huán)境污染的嚴(yán)重都促使著新的優(yōu)質(zhì)、高效、清潔能源的開發(fā)和利用，由此，開發(fā)高效節(jié)能低污染燃?xì)馊紵饔蟹浅Ｖ匾囊饬x。
　　旋流燃燒能夠有效強(qiáng)化高溫燃燒產(chǎn)物和未燃燒燃料在回流區(qū)的混合過程，并形成穩(wěn)定的點(diǎn)火源，從而使

2、火焰穩(wěn)定，其燃燒火焰溫度可高達(dá)1200-1800℃。旋流燃燒也是降低NOx排放的有效手段之一,能滿足一些工件特殊加熱工藝的需要。它具有燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，可以控制火焰的形狀，改變火焰的擴(kuò)張角和射程。燃燒火焰穩(wěn)定性好，節(jié)能、高效、低污染，燃燒器負(fù)荷調(diào)節(jié)比大，火焰動(dòng)量可調(diào)節(jié)等明顯優(yōu)勢(shì)，可以廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)軋鋼、軋制爐，鍛造爐，熱處理加熱工藝爐和窯業(yè)加熱爐等加熱設(shè)備和加工工藝中。
　　本文首先分析旋流燃燒技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，闡述了旋流燃燒的基

3、本理論及應(yīng)用前景，其次結(jié)合相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)用工業(yè)燃?xì)馊紵?。最后?duì)加工試制的高熱旋流盤焰燃燒器樣機(jī)進(jìn)行了5種不同工況下的熱態(tài)燃燒實(shí)驗(yàn)，主要研究不同熱負(fù)荷和過?？諝庀禂?shù)α對(duì)燃燒特性、回流區(qū)、溫度均勻性以及NOx濃度的影響。其結(jié)果表明：1）該高熱旋流燃燒器在不同熱負(fù)荷的各工況下均能穩(wěn)定地燃燒，燃燒器負(fù)荷調(diào)節(jié)比較大；2）隨著熱負(fù)荷的增加，相對(duì)應(yīng)的燃燒火焰測(cè)點(diǎn)溫度都上升；在熱負(fù)荷一定時(shí)，過?？諝庀禂?shù)偏大，燃燒火焰體積小，火焰短，相反過剩空

4、氣系數(shù)小，火焰體積大，燃燒空間更大、更長，故可以調(diào)整控制熱負(fù)荷和過剩空氣系數(shù)來控制火焰溫度和火焰長度，滿足不同工藝的需要；3）在熱負(fù)荷一定時(shí)，煙氣中的NO和NOx的濃度都是過?？諝庀禂?shù)α偏大的工況下就小，偏小的工況下就大，與總體上燃燒火焰溫度的變化曲線相似；煙氣中的O2的濃度變化則是過剩空氣系數(shù)α偏大的工況下大，偏小的工況下小。
　　在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬軟件FLUENT，采用雷諾平均法中的標(biāo)準(zhǔn)k-e雙方程模型結(jié)合簡化的PD