低濃度煤層氣燃燒器數(shù)值模擬及試驗.pdf

1、煤礦井下抽放的煤層氣甲烷體積濃度在30％左右，熱值較低難于利用，大多是未經(jīng)利用直接排空，既造成了環(huán)境污染又是能源的浪費。研究開發(fā)能高效清潔燃燒這種煤層氣的燃燒器對于緩解我國能源緊張、控制煤層氣污染以及合理利用煤層氣資源都具有很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
　　 文中對三種結(jié)構(gòu)的低熱值煤層氣燃燒器進行了三維燃燒數(shù)值模擬和試驗研究。模擬預(yù)測了不同結(jié)構(gòu)的燃燒器在不同熱負荷下的流動和燃燒特性變化；對經(jīng)過模擬優(yōu)選出來的燃燒器進行了工業(yè)試驗，考

2、察了燃燒區(qū)域的火焰特性和溫度分布，并測試了不同工況下的燃燒效率。
　　 數(shù)值模擬采用標準k-ε湍流模型、通用速率模型和漩渦耗散模型及P-1輻射換熱模型對三種結(jié)構(gòu)的燃燒器(B-1、B-2、B-3)進行燃燒模擬表明：三種結(jié)構(gòu)的燃燒器燃燒效率都達到99％以上，擴散式燃燒器B-1、B-2燃燒效率較低，其中B-1燃燒效率最低；部分預(yù)混式燃燒器B-3燃燒效率最高，高溫區(qū)域分布廣，射流剛性好，速度衰減慢，其綜合性能最好。進一步的數(shù)值模擬考察了

3、部分預(yù)混式燃燒器B-3在搭配三種不同角度(14.93°、9.46°、3.81°)的漸擴出口下的燃燒效率，結(jié)果表明當其搭配擴張角度為3.81°的擴口時的燃燒效率最高。
　　 把加工好的B-3燃燒器安裝于某改造后的鍋爐上進行工業(yè)試驗。試驗研究結(jié)果表明，燃燒器在不同熱負荷下均能穩(wěn)定燃燒，不回火、不脫火，有較寬的負荷調(diào)節(jié)能力，燃燒溫度高，高溫段距離長、火焰剛性好。25％-100％熱負荷下燃燒效率都在99％以上。
　　 數(shù)值模擬和