低nox天然气燃烧器数值模拟及优化

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1、＾ｍ：＇ｉ’：节＇ｌ．分类号：密级：ＵＤＣ；单位代码：Ｓ歡２：姑义ｆ硕壬学位论文论文题目：低ＮＯｘ天然气燃烧器数值模拟及优化戀．二ｈ■二．．．＇学号：２０１２０３１６作者：专业名称、供燃气、通风及空调工程：供热２０１５年５月２９日独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外及取得研究成果，论文中不包含其他人己经发表或撰写

2、的研究成果，也不包含为获得安徽工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。ｒ哀與免參魏＾日期：八冷—了关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可公布论，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文文的全部或部分内容，保密的论文在解密后应遵循此规定。签名签名：兴＿＿导师．＾日期安徽工业大

3、学硕士学位论文低NOx天然气燃烧器数值模拟及优化TheSimulationandOptimizeoftheLowNOxNaturalGasBurner作者：董璐学院：建筑工程学院指导教师：陈光单位：安徽工业大学协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2015年5月29日学位授予单位：安徽工业大学安徽马鞍山243002摘要摘要天然气是我国的主要能源之一。相对于天然气燃烧时效率高、SO2排放少等特点，其燃烧时产生的高温更易于生成NOx。因此天然气燃烧器的优化设计，对于天然气的清洁、高效利用具有非常重要的作用。

4、本文提出了一种结合空气分级、燃料分级以及旋转射流技术的低NOx排放天然气燃烧器结构，通过实验研究、理论分析和数值模拟等手段进行了系统研究。针对新型天然气燃烧器的研究，本文从以下四个层面依次展开工作，包括：冷态流动实验研究、基于CFD冷态流动和热态燃烧数值模拟研究、多因素作用下NOx排放模拟研究以及基于RSM的关键影响因素研究。本文设计并搭建了燃气燃烧器实验平台，基于该实验台对新型天然气燃烧器进行了冷态实验，利用热线风速仪对燃烧室内冷态流动进行了流场测量。结果表明：在燃烧室内气体形成了中央回流区，回流区的长

5、度为0.75m，在燃烧室沿宽度方向上的轴向速度分布呈现出中间凹两边凸的“马鞍”型。基于FLUENT软件对冷态流场进行了数值模拟，提取流场中的轴向速度与冷态实验相互验证。结果表明：冷态数值模拟的速度分布与实验基本一致，说明选用的数值模型是可靠的。利用数值模拟研究了燃烧器的结构参数-旋流角度和运行参数-空气过剩系数以及空气预热温度对燃烧器燃烧性能的影响。结果表明：随着旋流角度的增加，NOx的生成量先减少后增加，旋流角度为40°时，燃烧室内回流区最长，温度分布最均匀，且NOx的生成量最小；随着空气过剩系数的增加

6、，NOx的生成量先增加后减小；随着空气预热温度的增加，燃烧室内平均温度升高，NOx的排放量也随之逐渐增加。运用响应面法对上述结构和运行参数进行优化分析，得到了二次预测模型。结果表明：三种参数对NOx生成量都有影响，显著性影响从大到小依次为空气预热温度、空气过剩系数、旋流角度；在旋流角度为40°，空气过剩系数为1.05以及空气预热温度为293K时，NOx的排放量最低。关键词：天然气燃烧器，低NOx，实验研究，数值模拟，响应面分析IAbstractAbstractNaturalgasisoneofthemai

7、nenergiesinChina.Exceptforitshighcombustionefficiency,andlowSO2emissioncharacteristic,thehighertemperaturegeneratedfromburningissuitedforNOxformation.Therefore,optimaldesignofnaturalgasburnershasimportanteffectonthecleaningandefficientuseofnaturalgas.This

8、studypresentsanewlow-NOxemissionburner,andairstagedcombustion,fuelstagedcombustionandswirlingjettingtechnologiesarecombined.Meanwhile,experimentstudy,theoreticalanalysis,andnumericalsimulationwerestudiedsystematical