撞擊預燃室煤粉燃燒器氣固兩相流研究及燃燒模擬.pdf

1、燃燒器作為鍋爐燃燒的關鍵設備，對鍋爐著火和安全穩(wěn)定運行起著重要作用。本文研究的撞擊預燃室煤粉燃燒器旨在解決現行燃燒器的劣質煤難燃、煤種適應性窄、低負荷運行不穩(wěn)定和污染物生成量高等問題。
　　本文針對撞擊預燃室煤粉燃燒器，通過實驗和數值模擬的方法，研究了燃燒器射流的氣固兩相流流動特性，從流場分布、濃度場分布及粒子運動軌跡等角度對燃燒器原始模型氣固兩相流特性進行優(yōu)化，并模擬研究了優(yōu)化后模型的燃燒特性。
　　本文依據冷態(tài)模化理論建

2、立了燃燒器的原始模型結構并設計完善了撞擊預燃室燃燒器氣固兩相流冷態(tài)實驗系統(tǒng)，在此實驗系統(tǒng)上研究了燃燒器的冷態(tài)流場和顆粒濃度場。研究表明，該燃燒器二次風進風切向角度30°、軸向角度45°的原始模型“飛邊”嚴重。
　　基于FLUENT軟件平臺，對冷態(tài)實驗系統(tǒng)的撞擊預燃室煤粉燃燒器數值建模并劃分網格，通過模擬不同的 k-ε湍流模型并對比實驗結果發(fā)現，Realizable k-ε模型能夠對燃燒器的氣體流動和顆粒濃度進行正確描述。研究發(fā)現，

3、撞擊預燃室燃燒器氣固兩相流特性不合理的主要原因是由于二次風進風角度過大造成的。為優(yōu)化該燃燒器氣固兩相流特性，本文模擬了不同二次風進風角度下的燃燒器出口流場分布、濃度場分布及粒子運動軌跡。研究表明，燃燒器的氣固兩相流特性與二次風進風的切向角度和軸向角度有密切的關系。隨著切向角度的減小，旋流強度減小，擴展角減小，氣流的卷吸能力減小，射流長度增加，“飛邊”現象消除。二次風軸向角度主要影響旋流氣體的剛性，對旋流氣體的旋流強度和回流區(qū)影響不大。二

4、次風軸向角度越小，氣流貫穿能力越強，射流長度越大。
　　燃燒器數值模擬優(yōu)化結果表明，燃燒器二次風進風切向角度5°、軸向角度20°時，燃燒器的流場分布及粒子運動軌跡最合理，旋流氣體卷吸高溫煙氣到預燃室根部，外回流區(qū)卷吸四周的煙氣保持穩(wěn)定燃燒，煤粉粒子在主旋流區(qū)附近運動。
　　基于FLUENT軟件平臺，本文進一步對優(yōu)化結構條件下（二次風進風角度為5°和20°）的燃燒特性進行研究。研究表明，撞擊預燃室燃燒器的煤粉燃燒分為兩個階段，