低nox生物质粉体燃烧器数值模拟与实验研究

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1、分类号学号M201170952学校代码10487密级硕士学位论文低NOx生物质粉体燃烧器数值模拟与实验研究学位申请人：王剑学科专业：热能工程指导教师：张世红教授陈汉平教授答辩日期：2014年1月6日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringNumericalSimulationandExperimentalResearchforLowNOxBiomassPowderBurnerCand

2、idate:JianWangMajor:ThermalEngineeringSupervisor:Prof.Shi-HongZHANGProf.Han-PingCHENHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074，P.R.ChinaJanuary2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和

3、集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教

4、师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要当前能源环境问题日益严峻，生物质作为可再生清洁能源，逐渐引起各国的重视。生物质直接燃烧利用技术是最简单可行的，但是生物质直接燃烧过程中产生的氮氧化物等气相污染物会给环境带来危害。本文根据低NOx燃烧，设计开发了生物质粉体低NOx燃烧器实验台，通过数值模拟和热态实验相结合的方法，对生物质粉体燃烧器的性能进行了研究分析。首先，利用实验仪器对生物质粉体燃料的物理化学基本性质及燃烧热重进行分析，并研究了NOx生成，由于生物质挥发分含量高，易于着火和燃尽，从而可以

5、更好地实现空气深度分级，达到低NOx燃烧。接着通过结合低NOx燃烧，设计和搭建了生物质粉体低NOx燃烧器试验台架，包括生物质给料系统、空气系统、预热系统、燃烧系统、数据采集系统、烟气冷却系统和排气系统。重点是空气配风系统、给料系统、燃烧器和燃烧室的设计。其次，利用FLUENT软件，对三种不同结构形式的生物质粉体燃烧器的燃烧特性进行三维数值模拟研究，研究得出：在设置有中心风和旋流二次风的A型燃烧器中，生物质粉体与空气能够较好的混合，合理稳定的燃烧，抑制了污染物NOx的生成，有利于生物质粉体的高效低NOx燃烧。最后，在低NO

6、x生物质粉体燃烧器上进行了生物质燃烧试验，分别研究了温度、过量空气系数及一二次风配比对燃烧特性的影响。研究表明：对于生物质粉体低NOx燃烧，A型燃烧器结构优于C型燃烧器。当A型燃烧室内温度为800℃，过量空气系数为1.2，一次风/二次风比值为60:40时，木屑的燃烧效率较高，且污染物NOx的排放浓度较低。通过对模拟数据与热态实验数据的总结分析，A型燃烧器能够很好的实现生物质粉体的高效低NOx燃烧，为低NOx生物质粉体燃烧器的实际应用与开发提供了理论和实际的参考依据。关键词：生物质粉体；燃烧器；低NOx；数值模拟；污染物I

7、万方数据华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTThecurrentenergyandenvironmentalproblemsbecomeincreasinglysevere,hence,biomassasarenewableandcleanenergysource,attractsincreasingattentionsofvariouscountries.Directcombustionofbiomassisoneofthemostsimpleandfeasiblewaysofbiomassutilizationt

8、echnology.Butitproducesthegasphasepollutants,suchasnitrogenoxides,whichwillcauseseriousenvironmentalpollution.AccordingtothelowNOxcombustion,abiomasspowderlowN