甲烷高溫貧氧燃燒系統(tǒng)的模擬優(yōu)化.pdf

1、高溫貧氧燃燒技術(shù)是近年來在國際上備受關(guān)注的新型高效燃燒技術(shù)，研究和設(shè)計甲烷高溫貧氧燃燒系統(tǒng)對于天然氣的合理有效利用具有重要的意義。
　　本文運用數(shù)值模擬軟件FLUENT分別對甲烷貧氧燃燒系統(tǒng)中的兩個重要設(shè)備——燃氣燃燒爐和蓄熱體進行了模擬計算，得到了兩種設(shè)備內(nèi)的流場信息以及操作參數(shù)和設(shè)備參數(shù)對于系統(tǒng)NOX排放量和余熱回收率的影響規(guī)律，并對高溫貧氧燃燒系統(tǒng)進行了簡單設(shè)計。
　　1.采用平衡混合分數(shù)/PDF模型、k-ε模型、輻射

2、傳熱的P-1模型以及NOX生成模型對甲烷氣體在燃氣燃燒爐內(nèi)的燃燒過程進行了模擬，從爐內(nèi)的溫度分布和NOX濃度分布兩方面出發(fā)，分別考察了空氣預(yù)熱溫度、空氣中氧的體積分數(shù)、空氣過剩系數(shù)以及噴孔直徑等因素對燃燒過程的影響，模擬結(jié)果表明：選擇合適的、較高的空氣預(yù)熱溫度可以使爐膛溫度分布均勻，從而改善燃燒效果；在預(yù)熱空氣條件下，進氣中的氧的體積分數(shù)低于12％時，NOX的排放量會維持在一個比較低的水平；空氣過剩系數(shù)α不宜過高，否則會使NOX的排放量

3、增加，其適宜的范圍為1~1.3；燃氣噴孔越小，燃氣噴出速度越大，燃氣與空氣之間的湍流混合越劇烈，爐膛的溫度分布更加均勻，從而減少了 NOX的排放量。最后將模擬結(jié)果同實驗數(shù)據(jù)對比，二者吻合良好，證明了結(jié)果的可靠性。
　　2.建立了計算陶瓷蜂窩蓄熱體內(nèi)氣體流動與換熱過程的模型，并應(yīng)用該模型模擬了蓄熱體的開工過程，同時將模擬得到的結(jié)果同文獻報道的實驗值進行了對比，二者基本吻合，證明了建立模型的合理性，根據(jù)模擬得到的結(jié)果，分析了蓄熱體內(nèi)流

4、場的分布規(guī)律以及溫度的變化規(guī)律，考察了換向閥切換時間、空氣過剩系數(shù)、孔道截面形狀以及不同橫截面與外壁之間夾角等因素對蓄熱體內(nèi)氣體流動與換熱過程的影響，得出以下結(jié)論：換向閥的切換時間在設(shè)備承受的范圍內(nèi)短一些有助于系統(tǒng)熱量的回收；當空氣過剩系數(shù)α<1.3時，空氣過剩系數(shù)α越小，系統(tǒng)的余熱回收率越高；六邊形孔道的蓄熱體的余熱回收率最高，正方形孔道的蓄熱體次之，三角形孔道的蓄熱體最低；蓄熱體橫截面與外壁之間的夾角越小，其換熱性能越好，但壓降卻急