学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型低NOx旋流燃烧器冷态模拟实验研究与数值模拟

作　者: 邵杰
导　师: 周志军；周俊虎
学　校: 浙江大学
专　业: 热能工程
关键词: 旋流燃烧器低NO_x燃烧冷态模拟实验空气动力场数值模拟
分类号: TK223.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 406次
引　用: 8次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着我国电力事业的高速发展,污染物排放的问题越来越严重,随着“节能减排”目标的提出,降低污染物排放更将成为未来具有挑战性的一项任务。NO_x是化石燃料燃烧过程中排放的主要污染物之一,对环境造成严重危害,其形成与排放的控制愈来愈得到重视。当前,电站锅炉的旋流燃烧器的低NO_x燃烧仍然是国内外电厂面临的重大挑战,因此,研究和开发具有良好低NO_x燃烧性能的新型旋流燃烧器已经迫在眉睫。首先,本文介绍了国内外市场上主要旋流燃烧器的研制和发展情况,总结了目前主流低NO_x旋流燃烧器的主要特点;概述了电站锅炉中三种NO_x的生成机理和主要的低NO_x燃烧技术,分析了影响旋流燃烧器低NO_x燃烧性能的各种因素,提出了适合于低NO_x燃烧的空气动力场,为理论分析提供了依据。其次,本文在吸收和整合多种燃烧器优点的基础上,介绍了自行设计的新型的低NO_x旋流燃烧器,并进行了详细的冷态模拟实验。实验通过分别改变中心风扩口角度、中心风扩口边界、一次风率、一次风速、直流风速、二次风旋流强度,从轴向速度、回流区边界和射流边界等方面出发,研究各参数对于燃烧器空气动力场的影响,进而分析对于降低NO_x排放的贡献。最后,本文在冷态实验的基础上进行了数值模拟:建立了新型旋流燃烧器的二维物理模型,采用κ-ε的双方程模型模拟了该燃烧器的出口空气动力场的分布。在较高的精度下,详细分析了回流区面积、回流量、湍流强度等不便分析的燃烧器参数对于低NO_x的影响;模拟结果与主流径向浓淡旋流燃烧器进行了对比,阐明了本旋流燃烧器的优势;对中心风管扩口曲形边界进行了三维数值模拟,研究了各种形状对于低NO_x燃烧的影响。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-20
  1.1 研究背景  11
  1.2 旋流燃烧器技术  11-12
  1.3 国内外旋流燃烧器发展现状  12-18
    1.3.1 美国加拿大B&W公司DRB型燃烧器  12-14
    1.3.2 ABT双调风燃烧器  14-15
    1.3.3 WS和DS型燃烧器(德国)  15-16
    1.3.4 径向浓淡旋流燃烧器(中国)  16-17
    1.3.5 可控浓淡分离煤粉燃烧器  17-18
    1.3.6 中心给粉旋流煤粉燃烧器  18
  1.4 总结  18-19
  1.5 本研究的任务及意义  19
  1.6 本章小结  19-20
2 低NOX燃烧技术及其应用  20-28
  2.1 概述  20
  2.2 NOx的生成机理  20-22
    2.2.1 热力型NOx  20-21
    2.2.2 燃料型NOx  21
    2.2.3 快速型NOx  21-22
  2.3 低NOx主要燃烧技术  22-24
    2.3.1 浓淡燃烧技术  22
    2.3.2 分级配风燃烧技术  22-23
    2.3.3 空气分级燃烧技术  23
    2.3.4 燃料分级燃烧技术  23-24
    2.3.5 低NOx燃烧器  24
  2.4 影响旋流燃烧器NOx生成的各种因素  24-27
    2.4.1 概述  24-25
    2.4.2 回流区的影响  25-26
    2.4.3 煤粉浓度的影响  26
    2.4.4 一、二次风的混合时机的影响  26-27
    2.4.5 燃尽风的影响  27
  2.5 本章小结  27-28
3 冷态模拟实验  28-40
  3.1 共轴旋转射流的特性  28-29
    3.1.1 共轴射流  28
    3.1.2 回流区特性  28-29
    3.1.3 旋流强度  29
  3.2 模化设计  29-32
    3.2.1 模化原理  29-30
    3.2.2 模化试验参数计算  30-32
  3.3 实验设计  32-39
    3.3.1 概述  32-33
    3.3.2 新型低NOx燃烧器实验台简介  33-35
    3.3.3 实验工况及实现方法  35-37
    3.3.4 测点布置及测量方法  37-39
  3.4 本章小结  39-40
4 冷态实验数据处理及分析  40-61
  4.1 概述  40
  4.2 燃烧器空气动力场特征  40-60
    4.2.1 轴向速度  40-53
    4.2.2 中心回流区边界  53-56
    4.2.3 射流边界  56-60
  4.3 本章小结  60-61
5 新型旋流燃烧器冷态实验数值模拟  61-98
  5.1 FLUENT简介  61
  5.2 物理模型和数学模型  61-63
    5.2.1 物理模型  61-62
    5.2.2 数学模型  62-63
  5.3 计算的数值方法  63-64
    5.3.1 网格划分  63-64
    5.3.2 边界条件和收敛标准  64
  5.4 旋流燃烧器参数对空气动力过程的影响  64-94
    5.4.1 中心风管扩角的影响  64-71
      1、回流区  65-66
      2、轴向速度和射程  66-68
      3、回流量  68-70
      4、湍流动能  70-71
      5、小结  71
    5.4.2 直流风速的影响  71-78
      1、回流区半径和面积  72-73
      2、回流量  73-74
      3、轴向速度和射程  74-76
      4、湍流强度  76-78
      5、小结  78
    5.4.3 一次风的影响  78-88
      1) 一次风速  78-84
        1、回流区  79-80
        2、轴向速度  80-81
        3、回流量  81-82
        4、湍流强度  82-83
        5、小结  83-84
      2) 一次风率  84-88
        1、回流区形状和面积  84-86
        2、回流量  86-87
        3、轴向速度  87-88
        4、小结  88
    5.4.4 旋流强度的影响  88-94
      1、回流区  89-90
      2、回流量  90-91
      3、轴向速度  91-92
      4、湍流强度  92-93
      5、小结  93-94
  5.5 与主流旋流燃烧器的对比  94-97
    5.5.1 空气动力场  94-96
    5.5.2 一、二次风混合  96-97
  5.6 本章小结  97-98
6 中心风管扩口边界形状对回流区的影响  98-106
  6.1 概述  98
  6.2 数值计算方法  98-100
    6.2.1 模型介绍  98-99
    6.2.2 网格划分和参数设置  99-100
  6.3 计算结果分析  100-105
    6.3.1 回流区  100-102
    6.3.2 轴向速度  102-103
    6.3.3 径向速度  103-105
  6.4 总结  105
  6.5 本章小结  105-106
7 全文总结及展望  106-110
  7.1 全文总结  106-109
    7.1.1 中心风管扩口的影响  106-107
      1、中心风管扩口扩角  106-107
      2、中心风管扩口边界形状  107
    7.1.2 一次风的影响  107-108
      1、一次风率  107-108
      2、一次风速  108
    7.1.3 直流风速的影响  108
    7.1.4 旋流强度的影响  108-109
  7.2 下一步工作展望  109-110
参考文献  110-113
作者简历  113

新型低NOx旋流燃烧器冷态模拟实验研究与数值模拟

内容摘要

全文目录

相似论文