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《华北电力大学》 2012年
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无焰燃烧低NO_x排放特性研究

黄磊  
【摘要】:无焰燃烧技术是一种具有燃烧效率高、温度分布均匀、NOX排放低等优点的新型燃烧技术,受到了科学界和工业界的广泛关注。研究无焰燃烧过程及其NOX排放特性,对无焰燃烧理论和应用的进一步发展具有重要意义。 本文运用数值模拟方法对无焰燃烧的燃烧过程及NOX排放情况进行了数值计算。首先分析了各种数值计算模型的概念及适用范围,并在与实验结果进行对比的基础上,确定了数值计算模型。采用标准k-ε双方程模型来模拟燃烧室内的湍流流场,标准壁面函数模拟近壁面区域的低雷诺数流动,燃烧模型采用PDF组分输运方程燃烧模型,采用离散坐标模型(Do模型)模拟无焰燃烧过程中的辐射过程,采用热力型和快速型机理计算NOX的生成。 而后分析了不同形式的喷嘴结构对无焰燃烧特性和NOX排放特性的影响。计算结果表明,空气喷嘴数量的增加能有具有较好的燃烧特性,但数量过多时会减弱炉内的烟气回流;长边沿径向布置的矩形喷口能够有效的抑制NOX的生成;较大的喷口间距能够有效的提高燃烧室内的平均温度并且降低其峰值温度;较小的空气射流倾斜角度可以使温度分布均匀;非对称的空气喷口布置方式能够有效地增加炉内的烟气回流,较好实现的无焰燃烧过程。 最后研究了射流参数对无焰燃烧特性的影响。结果表明较低的过量空气系数能降低燃烧区域内的氧气浓度,增加温度分布的均匀性;氧气浓度的升高会提高燃烧室内的最高温度,且为保证NOX的排放量小于100ppm,必须控制空气射流的氧气浓度,维持在15%左右。较小的空燃速度比能有效的促进燃烧室内的烟气回流,形成较好的低氧气氛,保证燃烧在较大的空间内进行。空气预热温度的提升对提高炉内平均温度,保证无焰燃烧的顺利进行有较大帮助,但超过1300K后,NOX排放量急剧增长。燃料中氢气的比例的增加会提高燃烧室内的最高温度和NOX排放量。
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK16

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【参考文献】
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