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高溫低熱值煤氣燃燒器數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-18 22:07:22
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高溫低熱值煤氣燃燒器數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究【摘要】:高溫?zé)煔庠谒?、鋼鐵、建材、冶金等行業(yè)應(yīng)用廣泛,為有效利用劣質(zhì)燃料生產(chǎn)高溫?zé)煔?,?jié)能減排,華中科技大學(xué)煤燃燒實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了結(jié)合流化床劣

【摘要】:高溫?zé)煔庠谒唷撹F、建材、冶金等行業(yè)應(yīng)用廣泛,為有效利用劣質(zhì)燃料生產(chǎn)高溫?zé)煔?,?jié)能減排,華中科技大學(xué)煤燃燒實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了結(jié)合流化床劣質(zhì)煤氣化及流化床燃燒技術(shù)的超高溫?zé)煔獍l(fā)生工藝。本文根據(jù)該工藝技術(shù)及前期對(duì)窯用燃燒器冷態(tài)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)積累的成果,開發(fā)了高溫低熱值煤氣燃燒器實(shí)驗(yàn)臺(tái),基于數(shù)值模擬和熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究的方法對(duì)該燃燒器的燃燒性能進(jìn)行了分析和改進(jìn)。 首先,開發(fā)和搭建了高溫低熱值煤氣燃燒器實(shí)驗(yàn)臺(tái),實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括煤氣配制系統(tǒng)、含氧煙氣配制系統(tǒng)、氣體預(yù)熱系統(tǒng)、高溫低熱值煤氣燃燒器、燃燒室、尾部換熱器及排氣系統(tǒng)。重點(diǎn)是對(duì)燃燒器的熱態(tài)?;O(shè)計(jì)和燃燒室的設(shè)計(jì)。 其次,應(yīng)用Fluent軟件,對(duì)?;O(shè)計(jì)的燃燒器進(jìn)行了三維數(shù)值模擬計(jì)算,獲得了低熱值煤氣燃燒過程的流場、溫度場、火焰形狀、速度場。并詳細(xì)分析了低熱值煤氣和含氧煙氣在不同預(yù)熱溫度下對(duì)燃燒室最高溫度、平均溫度、火焰長度的影響。 第三,通過冷態(tài)實(shí)驗(yàn)考察燃燒器在不同負(fù)荷下的內(nèi)部阻力,結(jié)果顯示燃燒器內(nèi)部阻力較小,結(jié)構(gòu)合理。測量中心軸線處軸向速度分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)燃燒器出口處未能形成中心回流區(qū)。通過對(duì)電爐和電熱絲的測試發(fā)現(xiàn),空氣流量均為10m~3/h時(shí),煤氣側(cè)和含氧煙氣側(cè)的最高預(yù)熱溫度分別為670℃和645℃。 第四,熱態(tài)實(shí)驗(yàn)表明原燃燒器燃燒高熱值甲烷時(shí)會(huì)出現(xiàn)脫火現(xiàn)象,當(dāng)用甲烷混合氮?dú)鉄嶂禐?6.31MJ/m~3時(shí),出現(xiàn)了嚴(yán)重的脫火現(xiàn)象,火焰非常不穩(wěn)定,加大氮?dú)饬髁?,火焰立即熄滅。原燃燒器結(jié)構(gòu)不能燃燒低熱值煤氣。 第五,根據(jù)熱態(tài)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題,對(duì)原模型燃燒器進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,改進(jìn)后燃燒器能持續(xù)燃燒熱值為4.0MJ/m~3的低熱值煤氣,火焰穩(wěn)定,形狀合理不脫火,且預(yù)熱溫度為660℃左右。改進(jìn)后燃燒器結(jié)構(gòu)合理,能很好的與實(shí)際超高溫?zé)煔獍l(fā)生工藝的要求相配,為高溫低熱值煤氣燃燒器的工業(yè)應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】:高溫低熱值煤氣 燃燒器 ?;?/strong> 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】:華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號(hào)】:TQ052.73
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 1 緒論9-18
  • 1.1 課題研究背景及意義9-10
  • 1.2 超高溫?zé)煔獍l(fā)生工藝10-12
  • 1.3 回轉(zhuǎn)窯及窯用燃燒器12-15
  • 1.4 火焰形狀及溫度對(duì)生產(chǎn)的影響15-17
  • 1.5 本文所做工作17-18
  • 2 高溫低熱值煤氣燃燒實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算18-34
  • 2.1 燃燒器熱態(tài)?;O(shè)計(jì)19-25
  • 2.2 燃燒室設(shè)計(jì)25-31
  • 2.3 配氣系統(tǒng)及電加熱爐設(shè)計(jì)31-32
  • 2.4 尾氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)32-33
  • 2.5 本章小結(jié)33-34
  • 3 高溫低熱值煤氣燃燒器熱動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算34-46
  • 3.1 CFD 軟件介紹及應(yīng)用34-35
  • 3.2 熱動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬35-38
  • 3.3 流場分布特性38-40
  • 3.4 溫度場分布特性40-43
  • 3.5 火焰分布特性43-44
  • 3.6 本章小結(jié)44-46
  • 4 燃燒器冷態(tài)實(shí)驗(yàn)及電爐測試46-56
  • 4.1 冷態(tài)實(shí)驗(yàn)46-49
  • 4.2 燃燒器阻力和流場特性49-50
  • 4.3 電爐空氣預(yù)熱特性50-55
  • 4.4 本章小結(jié)55-56
  • 5 燃燒器熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究56-73
  • 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)56-57
  • 5.2 燃燒器熱態(tài)實(shí)驗(yàn)57-62
  • 5.3 改進(jìn)后燃燒器熱態(tài)實(shí)驗(yàn)62-71
  • 5.4 本章小結(jié)71-73
  • 6 總結(jié)與展望73-75
  • 6.1 主要工作及結(jié)論73-74
  • 6.2 后續(xù)工作及展望74-75
  • 致謝75-77
  • 參考文獻(xiàn)77-82
  • 附錄 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及參與項(xiàng)目82-83
  • 附錄 283-85


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新型低壓、低熱值煤氣燃燒器的研制    李超

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