常温空气无焰燃烧研究及其在燃煤锅炉煤改气中的应用

论文摘要

本文分析了当前无焰燃烧技术的研究与进展，提出了一种常温空气条件下实现无焰燃烧的新方法，研究了常温空气无焰燃烧的机理，进行了大量的实验研究和模拟计算，将常温空气无焰燃烧应用于燃煤锅炉煤改气中，取得了满意的效果。 在工业规模的燃烧搅拌反应器内研究了常温空气无焰燃烧。依靠燃烧室结构、气流的组织形成无焰燃烧的高温低氧条件。与传统的扩散火焰或预混火焰不同，常温空气无焰燃烧无可见的火焰前沿，燃烧反应发生在一个弥散的宽广区域，几乎在整个炉膛内同时进行。 应用FLUENT商用软件模拟计算了常温空气无焰燃烧反应区。在计算过程中，速度压力耦合方程采用SIMPLE算法，并且选择了非预混燃烧模型的PDF方法、准雷诺应力粘性模型、Discrete Transfer[DTRM]辐射模型。充分考虑了无焰燃烧实现的特点，将常温空气无焰燃烧的特征融入到程序中，使模拟计算结果与实际燃烧状况比较吻合，提高了模拟计算精度。 常温空气无焰燃烧，在燃烧器射流对称轴上，自喷口至炉膛中心处，有一个温度较低的剧烈的扩散混合区，且随着离开喷口的距离增加，温度迅速增大。在炉膛四周的大部分区域，温度分布均匀，没有剧烈的有焰燃烧过程，燃烧反应柔和稳定。 常温空气无焰燃烧的NOx主要在炉膛后部高温区生成；CO在燃烧器射流对称轴上中心一段温度合适的区域大量形成，在炉膛四周被进一步氧化成CO2。过量空气系数与容积热负荷对烟气中NOx和CO生成量的影响均不大，在炉膛出口排出的烟气中浓度很低。 同高温空气无焰燃烧相比，常温空气无焰燃烧除具有温度均匀、污染物

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 本课题的意义
• 1.2.1 经济效益
• 1.2.2 社会效益
• 1.2.3 环境效益
• 1.3 无焰燃烧的发展历程
• 1.4 国内外无焰燃烧的研究现状
• 1.5 常温空气无焰燃烧的优点
• 1.6 常温空气无焰燃烧技术的应用领域
• 1.7 本课题的研究内容及研究方法
• 1.7.1 研究内容
• 1.7.2 研究方法
• 第二章 无焰燃烧旋流燃烧器的研究
• 2.1 概述
• 2.2 燃烧器的设计计算
• 2.2.1 燃烧器功率的确定
• 2.2.2 燃烧器出口尺寸的确定:
• 2.2.3 燃烧器结构设计
• 2.3 燃烧器工作特性分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 无焰燃烧搅拌反应器的研究
• 3.1 概述
• 3.2 燃烧搅拌反应器的工作原理
• 3.2.1 燃烧搅拌反应器强化燃烧的基本原理
• 3.2.2 强化炉膛内换热过程的基本原理
• 3.3 本章小结
• 第四章 常温空气无焰燃烧实验研究
• 4.1 概述
• 4.2 实验
• 4.3 常温空气无焰燃烧实验分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 常温空气无焰燃烧反应区的研究
• 5.1 概述
• 5.2 计算
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 第六章 常温空气无焰燃烧在燃煤锅炉煤改气中的应用
• 6.1 前言
• 6.2 实验
• 6.3 锅炉热效率计算
• 6.3.1 锅炉辐射吸热计算
• 6.3.2 锅炉对流吸热计算
• 6.4 锅炉热效率测试
• 6.4.1 测试内容
• 6.4.2 测试结果
• 6.4.3 计算结果
• 6.5 锅炉烟气中污染物浓度测试
• 6.5.1 测试方法
• 6.5.2 测试结果
• 6.6 结果与讨论
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 进一步的工作
• 致谢
• 攻读学位期间申请的专利和发表的论文