基于CFD计算的燃烧器结构改进研究

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1、石油学报(石油加工)2011年1O月ACTAPETROLEISINICA(PETROLEUMPROCESSINGSECT10N)第27卷第5期文章编号：1001～8719(2011)05—0787—05基于CFD计算的燃烧器结构改进研究陆晓峰，李元青(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009)摘要：以某石油化工炼油厂在用的燃烧器为研究对象，对燃烧器中燃烧道出口结构提出了3种改进方案，并应用CFD软件FLUENT对燃烧器结构改进前后的燃烧过程进行了数值模拟，得到了燃烧单元内速度、温度及组分分布等相关参数。结果表明，减小燃烧道出口截面积能有效地提高烟焰

2、的射流影响，大幅增加燃烧单元内对流传热比例，燃烧器火焰稳定、刚劲有力，加热效果良好。在3种改进方案中，使用圆台形出口时燃烧器性能提升最为明显。关键词：燃气燃烧器；加热炉；燃烧道；数值模拟中图分类号：TK174文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—8719．2011．05．020StudyonStructureImprovementoftheBurnerBasedonCFDLUXiaofeng，LIYuanqing(CollegeoJMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTech

3、nology，Naing210009，China)Abstract：Bytakingaburnerinuseofarefineryastheresearchobject，theoutletstructureofprecombustionchamberwasimprovedwiththreeschemes．Thennumeriealsimulationofthecombustionprocesswascarriedoutandsomerelatedparameterswereobtained，suchasthevelocitydistribution，tempe

4、raturedistribution，componentdistributionandSOon．Theresultsshowedthatthejet—influenceoffluegaswasenhancedbyreducingthesectionalareaofoutlet，andtheconvectiveheattransferratioincreasedgreatly。Amongtheimprovementschemes，thetruncatedcone—shapedoutletwasthebestoneforheatingeffect．Keywords

5、：gasburner；heatingfurnace；precombustionchamber；numericalsimulation随着石油化学工业的发展，管式加热炉在石油燃料喷嘴是供给燃料并使其充分燃烧的部件；配风炼制、石油化工、化肥、化纤等工业中的应用越来器的作用是使燃烧空气与燃料良好混合并形成稳定越广泛。它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火而符合要求的火焰形状；燃烧道也叫火道，其耐火焰与烟气作为热源，加热炉管中高速流动的物料，材料蓄积的热量为火焰根部提供了热源，有助于形使其在管内进行化学反应，或达到后续工艺过程所成稳定的燃烧，燃烧道还能约束空气，使空气和

6、燃要求的温度口]。在管式加热炉中，燃烧器产生热量，料混合而不致散溢，与配风器一起使气流形成理想其性能对加热炉燃烧效率、燃烧稳定性、炉内温度的流型。分布、污染物的排放等因素具有决定性的影响。通在燃烧器使用过程中经常会出现燃料燃烧不完常1个完整的燃烧器包括燃烧道、配风器、喷嘴全、火焰飘散、炉膛内温度分布不均匀等现象，针3部分。三者相互配合，保证燃烧器的正常运行。对这些存在的问题，对燃烧器进行结构改进，提高收稿日期：2010—0521通讯联系人：陆晓峰，男，副教授，博士，主要从事流体测控及过程装备结构强度的研究；Tel：025—83172340；E—mail：xfl

7、u@njut．edu．cn788石油学报(石油加工)第27卷其燃料燃尽率，获得良好的加热效果具有较大的现精度的需要。燃烧器及燃烧单元网格划分如图2所实意义。在以往的燃烧器结构研究中，喷嘴结构和示。配风方式往往是人们研究的热点、重点，对燃烧道结构的研究鲜见报道l2]。笔者结合生产实际，选择某炼油厂在用的1台燃烧器为研究对象，对燃烧道结构提出了3种改进方案，并利用CFD软件FLUENT对燃烧器结构改进前后的燃烧过程进行数值模拟。通过对燃烧单元内速度、温度及组分分布等参数的对比，验证了结构改进的合理性，并选择出了最优方案，对新型燃图2燃烧单元及燃烧器网格划分烧器开发

8、以及生产实践具有一定的指导意义。Fig