低熱值煤層氣燃燒器的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、甲烷濃度在30﹪左右的煤礦井下抽放煤層氣熱值較低，研究開發(fā)適合這種煤層氣高效清潔燃燒的專用燃燒器對緩解我國能源緊張、控制煤層氣污染及合理利用煤層氣資源具有很好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。 文中對三種低熱值煤層氣燃燒器進行了全尺寸的三維燃燒數(shù)值模擬和實驗研究。模擬預測了燃燒器的流動和燃燒特性隨結構和熱負荷的變化規(guī)律；冷態(tài)實驗研究了燃燒器內部流動阻力隨燃燒器結構和負荷的變化規(guī)律；熱態(tài)實驗考察了燃燒區(qū)域的火焰特性和溫度分布隨燃燒器

2、結構和熱負荷的變化規(guī)律。 采用Realizablek-ε湍流模型、物質輸運和漩渦耗散模型及P-1輻射換熱模型對燃燒器進行燃燒模擬表明：完全預混式和部分預混式燃燒器燃燒效率都達到99.99﹪，擴散式燃燒器燃燒效率最低。部分預混式燃燒器燃燒溫度高且高溫區(qū)域分布廣，射流剛性好，速度衰減慢，主流直徑最小。完全預混式燃燒器燃燒溫度最高，燃燒主要集中在噴口內部，主流受旋轉射流影響大。擴散式燃燒器燃燒溫度最低，速度衰減快。部分預混式和完全預混

3、式燃燒器采用漸擴口燃燒效率更高，擴散式燃燒器采用漸縮口時燃燒效率更高。部分預混式燃燒器綜合性能最佳。進一步的數(shù)值模擬考察了部分預混式燃燒器在不同噴口角度下的燃燒效率，結果預測當其噴口擴散角等于6.87°時的燃燒效率最高。 冷態(tài)阻力實驗結果表明：完全預混式燃燒器內部流動阻力最大，擴散式燃燒器內部流動阻力最小，部分預混式燃燒器和擴散式燃燒器內部流動阻力特性相似。熱態(tài)燃燒實驗結果表明：三種燃燒器在不同熱負荷下均能穩(wěn)定燃燒，不回火、不脫