全氧加熱爐Mild燃燒特性的實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、隨著碳捕捉與封存技術(shù)CCS（Carbon Capture and Storage）的發(fā)展，氧燃技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。將Mild燃燒技術(shù)與氧燃技術(shù)相結(jié)合，充分利用兩種先進(jìn)技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，發(fā)展新型高效零污染的Mild氧燃燒已成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。
　　為了實(shí)現(xiàn)Mild氧燃燒并研究在該狀態(tài)下的燃燒特性，本文設(shè)計(jì)并建立了36kW的全氧加熱爐和多功能實(shí)驗(yàn)架，總結(jié)出了評(píng)定Mild燃燒的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式下進(jìn)行研究。
　

2、　實(shí)驗(yàn)部分首先通過(guò)三維實(shí)驗(yàn)架和熱球風(fēng)速儀對(duì)冷態(tài)時(shí)爐膛噴口處的速度分布進(jìn)行了測(cè)量；其次利用熱電偶和煙氣分析儀等裝置對(duì)熱態(tài)時(shí)不同工況下的丙烷-空氣的燃燒溫度、濃度分布進(jìn)行了測(cè)量；最后同樣在熱態(tài)下對(duì)丙烷-氧氣燃燒的溫度、濃度分布進(jìn)行了測(cè)量。
　　實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：（1）冷態(tài)下?tīng)t膛前端靠近噴嘴處沿Z方向不同側(cè)面的速度變化規(guī)律不同，中心面射流的速度變化是周?chē)鷤?cè)面速度變化的原因；(2)在熱態(tài)丙烷-空氣燃燒實(shí)驗(yàn)中，隨著丙烷和空氣流量的等比例增大，火

3、焰在某一流量工況條件下消失，但此時(shí)尾氣中污染物濃度依然較高，流量繼續(xù)增大，燃燒達(dá)到真正的Mild狀態(tài)，燃燒的各項(xiàng)特征均符合Mild燃燒的要求；(3)在熱態(tài)丙烷-氧氣燃燒實(shí)驗(yàn)中，隨著丙烷和氧氣流量的等比例增大，爐膛內(nèi)劇烈的發(fā)光、發(fā)熱，在測(cè)量設(shè)備量程范圍內(nèi)沒(méi)用出現(xiàn)火焰消失的狀態(tài)。
　　模擬部分利用數(shù)值模擬軟件FDS的直接模擬功能和Smokeview的后處理功能首先進(jìn)行了局部模型和整體模型的丙烷-氧氣燃燒模擬，并將兩種模型在2.6秒時(shí)相

4、同工況下的模擬結(jié)果做對(duì)比；其次將整體模型在19.47秒時(shí)的模擬結(jié)果和相同工況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做對(duì)比；最后在總結(jié)之前模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上建立了800mm模型，在近音速的工況下模擬了丙烷-氧氣的燃燒，并利用Tecplot的后處理功能進(jìn)行了渦量的分析。
　　模擬研究發(fā)現(xiàn)：(1)局部模型和整體模型在相同工況下模擬結(jié)果的對(duì)比說(shuō)明整體模型的精度能滿足計(jì)算需求，可以用整體模型的模擬結(jié)果預(yù)測(cè)爐膛內(nèi)的燃燒情況，但整體模型爐膛太長(zhǎng)對(duì)模擬造成了浪費(fèi)，局部模型只