基于反扩散燃烧的CH_(4)燃烧特性及NO_(x)排放的数值研究

反扩散燃烧具有火焰温度均匀、污染物排放低的特点。针对基于反扩散燃烧的天然气低氮氧化物(NO_(x))燃烧器,文章利用CFD软件对燃烧器反扩散燃烧的燃烧特性进行数值研究,分析分级燃烧过程及热力型和快速型NO_(x)的生成特点,提出“气包风”的反扩散燃烧组织思想;研究不同过量空气系数、烟气再循环率对流场分布、温度场分布、NO_(x)排放特性的影响。研究结果表明:随着过量空气系数增大,火焰长度变短,燃烧速率变快,燃烧状况得到改善,NO_(x)排放呈现先增加后减少的变化趋势;随着烟气再循环率的增加,炉膛内火焰平均温度与出口处NO_(x)排放均呈下降趋势,当烟气再循环率为0.20时,出口处NO_(x)排放降低约95%,实现超低排放。该研究对反扩散火焰在工业生产中的应用具有一定的指导意义。

基于反扩散火焰的低NO_(x)旋流燃烧器数值模拟

采用非预混稳态小火焰模型(Steady Flamelet Model,SFM)耦合110步甲烷燃烧简化机理和Realizable k-ε模型对反扩散-旋流低氮燃烧器进行模拟,对比分析了不同旋流角度(30°,45°和60°)及过量空气系数(1.05,1.10,1.15和1.20)下燃烧时燃烧室内各截面轴向速度分布、中心截面温度及NO_(x)质量浓度分布。详细研究了燃烧室内天然气与空气的燃烧特性及NO_(x)的排放规律。模拟结果表明:随着旋流叶片角度逐渐增大,燃烧室内回流作用逐渐增强,导致火焰长度变短、燃烧室内最高温度及出口NO质量浓度逐渐降低;在旋流叶片角度为60°时,出口NO质量浓度仅为114 mg/m^(3);随着过量空气系数逐渐增大,火焰末端温度逐渐提高,导致燃烧室出口NO排放量逐渐增大;在过量空气系数为1.2时,出口NO质量浓度达到294 mg/m^(3),相比于过量空气系数为1.05时,其NO排放量增加153%。