管式加熱爐氣體燃燒特性實驗與模擬研究.pdf

1、管式加熱爐應用廣泛，其燃燒與污染物排放控制技術向來都是國內(nèi)外學者關注和研究的熱點。本文在調(diào)研管式加熱爐燃燒與污染物排放技術、氣體燃燒及其火焰穩(wěn)定性的基礎上，實驗研究了噴嘴直徑、燃氣流速以及不同當量比對氣體燃燒火焰特征的影響;建立了燃燒數(shù)值計算模型，采用實驗驗證其有效性，并利用數(shù)值模擬研究了管式加熱爐的燃燒與排放特性。
　　為研究不同當量比對丙烷氣體燃燒特性的影響，設計并搭建了封閉空間丙烷氣體燃燒實驗平臺;采用無量綱量火焰高度與無量

2、綱火源熱釋放速率之間的關系、Delichatsios關聯(lián)式兩種方案對燃燒實驗平臺的燃料供應系統(tǒng)的可靠性進行了驗證;采用實驗對比分析，確定了封閉空間壁面僅影響當量比，確保了搭建的實驗裝置的有效性。
　　分析不同當量比丙烷氣體燃燒的實驗數(shù)據(jù)，得到了噴嘴直徑、燃氣流速和當量比共同影響下的無量綱火焰長度和火焰推舉高度的表達式，當噴嘴直徑和燃料流速都增大時，隨著當量比的增加，無量綱火焰長度增加的越來越慢，逐漸趨于平緩，但是火焰推舉高度的倒數(shù)

3、則增加的越來越快。
　　對不同丙烷氣體燃燒實驗工況進行了數(shù)值模擬研究，對比分析了模擬和實驗的煙氣溫度和NO濃度，煙氣溫度平均偏差約±6.3％，最大偏差小于±9.4％;NO濃度最大偏差小于±6％，驗證了所建立的湍流模型、燃燒模型、輻射模型以及NO模型有效。
　　采用數(shù)值模擬對管式加熱爐在過量空氣系數(shù)λ分別為1.05、1.10、1.15、1.20、1.25和1.30等六種工況下爐膛內(nèi)的溫度分布、燃燒器軸向速度分布及NO的分布與排

4、放情況進行了研究，結果表明，在λ=1.10時，爐膛內(nèi)部溫度分布均勻，避免了爐膛內(nèi)部NO密度局部過高，能夠保證管壁均勻受熱，且較高的燃燒器軸向速度引起的卷吸效果明顯，有利于燃料的充分燃燒以及火焰向周圍管壁的熱輻射的增強，有效地減少了NO排放量;對管式加熱爐在氧化劑中添加水蒸氣的體積分數(shù)Fwv為0、0.03、0.05、0.08、0.10和0.15等六種工況下爐膛的溫度分布、水蒸氣的排放量以及NO的分布與排放情況進行了研究，結果表明，當氧化劑