部分預混式低熱值煤層氣燃燒器優(yōu)化設計及燃燒特性研究.pdf

1、煤層氣是一種儲量豐富的非常規(guī)天然氣資源，目前對于煤層氣的工業(yè)應用主要集中于熱值較高、可直接利用的部分。但在我國的煤層氣資源構成中低熱值煤層氣所占比例較大，而對這部分煤層氣作為輔助燃料的研究應用較少。由于低熱值煤層氣中甲烷體積濃度低，在對其他化石燃料進行輔助燃燒時存在著諸如火焰較長，燃燒穩(wěn)定性較差等現象，有必要對低熱值煤層氣燃燒器進行優(yōu)化設計，研究其在燃用低熱值燃氣時的燃燒特性。
　　 首先，設計了額定負荷為150kW的部分預混式

2、低熱值煤層氣旋流燃燒器，并研究了鈍體對燃燒器流動特性的影響規(guī)律。結果表明：在燃氣管外壁上加裝鈍體可以提高燃燒器的部分預混效果；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)卷吸高溫煙氣的能力和范圍。隨后對優(yōu)化加工的燃燒器進行了流動特性實驗測試：燃燒器的各部件中旋流管流動阻力最大，燃氣管次之，而直流管最?。辉谶^量空氣系數低于1.2時直流管的壓損隨過量空氣系數增大而減??；旋流管出口的平均旋流強度隨入口流量增大而顯著提升，但

3、在燃燒器滿負荷運行時旋流強度僅隨過量空氣系數增大而小幅度波動；沿軸向和徑向的軸向速度分布受過量空氣系數的影響較??；隨著直旋配風比的增大，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橫截面內，距離燃燒器出口小于100mm時均存在著沿徑向的逆軸向速度梯度，而在距離200mm的橫截面內逆軸向速度梯度消失；隨著軸向距離的增加，各個橫截面內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，采用數值模擬的方法研究了燃燒

4、器燃燒時的溫度場分布、燃燒效率及NOx的排放特性。結果表明：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；當低熱值煤層氣中甲烷體積濃度在20～25％范圍內變化時，優(yōu)化后的燃燒器可以正常工作，不會發(fā)生燃燒器噴口燒壞的情況；而在燃氣管上加裝鈍體，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