低熱值煤層氣燃燒器的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、甲烷濃度在30﹪左右的煤礦井下抽放煤層氣熱值較低，研究開(kāi)發(fā)適合這種煤層氣高效清潔燃燒的專(zhuān)用燃燒器對(duì)緩解我國(guó)能源緊張、控制煤層氣污染及合理利用煤層氣資源具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。 文中對(duì)三種低熱值煤層氣燃燒器進(jìn)行了全尺寸的三維燃燒數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。模擬預(yù)測(cè)了燃燒器的流動(dòng)和燃燒特性隨結(jié)構(gòu)和熱負(fù)荷的變化規(guī)律；冷態(tài)實(shí)驗(yàn)研究了燃燒器內(nèi)部流動(dòng)阻力隨燃燒器結(jié)構(gòu)和負(fù)荷的變化規(guī)律；熱態(tài)實(shí)驗(yàn)考察了燃燒區(qū)域的火焰特性和溫度分布隨燃燒器

2、結(jié)構(gòu)和熱負(fù)荷的變化規(guī)律。 采用Realizablek-ε湍流模型、物質(zhì)輸運(yùn)和漩渦耗散模型及P-1輻射換熱模型對(duì)燃燒器進(jìn)行燃燒模擬表明：完全預(yù)混式和部分預(yù)混式燃燒器燃燒效率都達(dá)到99.99﹪，擴(kuò)散式燃燒器燃燒效率最低。部分預(yù)混式燃燒器燃燒溫度高且高溫區(qū)域分布廣，射流剛性好，速度衰減慢，主流直徑最小。完全預(yù)混式燃燒器燃燒溫度最高，燃燒主要集中在噴口內(nèi)部，主流受旋轉(zhuǎn)射流影響大。擴(kuò)散式燃燒器燃燒溫度最低，速度衰減快。部分預(yù)混式和完全預(yù)混

3、式燃燒器采用漸擴(kuò)口燃燒效率更高，擴(kuò)散式燃燒器采用漸縮口時(shí)燃燒效率更高。部分預(yù)混式燃燒器綜合性能最佳。進(jìn)一步的數(shù)值模擬考察了部分預(yù)混式燃燒器在不同噴口角度下的燃燒效率，結(jié)果預(yù)測(cè)當(dāng)其噴口擴(kuò)散角等于6.87°時(shí)的燃燒效率最高。 冷態(tài)阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：完全預(yù)混式燃燒器內(nèi)部流動(dòng)阻力最大，擴(kuò)散式燃燒器內(nèi)部流動(dòng)阻力最小，部分預(yù)混式燃燒器和擴(kuò)散式燃燒器內(nèi)部流動(dòng)阻力特性相似。熱態(tài)燃燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：三種燃燒器在不同熱負(fù)荷下均能穩(wěn)定燃燒，不回火、不脫