預混氣體在多孔介質內燃燒的工業(yè)應用和數值模擬研究.pdf

1、多孔介質燃燒器憑借其燃燒效率高、污染物排放低、穩(wěn)定性好、可供選擇的燃料范圍廣、負荷調節(jié)范圍廣、燃燒器體積小等諸多優(yōu)勢正越來越廣泛的被人們應用到工業(yè)生產和日常生活中。然而目前國內還沒有其工業(yè)應用的先例。本文研究的目標是將多孔介質燃燒技術推向工業(yè)應用。根據多孔介質的特性和工業(yè)實際需要設計開發(fā)出用于加熱爐的多孔介質燃燒器,并對預混氣體在多孔介質(基于工業(yè)應用模型)內的燃燒規(guī)律進行了實驗和數值模擬研究,研究結果用來指導工業(yè)應用。
　　

2、對預混氣體在方形截面多孔介質內燃燒規(guī)律的實驗研究,結果證明方形燃燒器是可以實現預混氣體的穩(wěn)定燃燒的,但是它對工況的要求更為苛刻,存在燃燒不均勻的問題,建議工業(yè)應用中使用圓形燃燒器。加放陶瓷顆粒粘結板和金屬纖維時燃燒穩(wěn)定和均勻情況較好,且對防止回火有一定作用。多孔介質燃燒器的燃燒強度不能過高,太高則易出現回火;也不能太低,太低則燃燒不穩(wěn)定、易熄滅,且燃燒不均勻。實驗表明燃燒強度宜穩(wěn)定在900～1500kW/m2。
　　 多孔介質燃

3、燒器的工業(yè)應用實驗證明,本文設計開發(fā)的多孔介質燃燒器在工業(yè)應用中是可行的,在采取一系列防回火措施之后,燃燒器能夠持續(xù)較長時間正常燃燒(130分鐘以上)。在當前的多孔介質材料條件下,探索出燃燒最好在燃燒強度不高于1200kW/m2的工況下進行,此時的多孔介質輻射面溫度不高于1200℃。多孔介質材料的孔徑因素和耐高溫、抗熱震性能仍是制約工業(yè)應用成敗的關鍵因素。煙氣分析表明,多孔介質燃燒器污染物排放量很低。
　　 本文建立了兩段式多孔

4、介質燃燒器的二維模型,利用商業(yè)軟件FLUENT對多孔介質內的預混燃燒進行數值模擬。首先對甲烷/空氣預混氣體的燃燒進行了數值模擬,與文獻計算結果的對比驗證了模擬結果的可靠性。然后使用相同的方法,對天然氣/空氣預混氣體的燃燒進行數值模擬,采用用于工業(yè)實際的燃燒器物理模型和符合工業(yè)實際的參數設計,計算結果預測了燃燒器內的溫度分布和污染物排放情況,并定量給出了不同當量比、入口流速對多孔介質內燃燒的影響。結果表明,天然氣/空氣預混氣體在多孔介質中