旋涡式低NO_x煤粉燃烧器燃烧特性的数值模拟

在冷态实验和数值研究的基础上,采用STAR-CD软件对旋涡式低NOx煤粉燃烧器进行了热态模拟,分别得出了燃烧器内还原区和燃尽区的燃烧特性.还原区流场呈涡旋状,颗粒处在高速旋转、燃烧、破碎的状态,其内严重缺氧,温度较低且分布均匀.燃尽区内氧气浓度相对较高,温度较高,有利于颗粒的燃尽.对于0.5mm以下颗粒,本燃烧器能够稳定地燃烧,并得到较低的氮氧化物排放.对燃烧器优化设计的计算结果表明,将一次风单管进风改为多口进风能够较好地将大颗粒压制在下部的旋流区内,在保证低氮氧化物排放的同时,有利于阻止颗粒逃逸、提高燃烧效率.在优化的计算工况下,其NOx的排放量仅为118mg/Nm3,远低于固态排渣炉650mg/Nm3的国家排放标准.

壁面反应对微小通道内燃烧影响的数值模拟

对微小通道内氢气/空气预混火焰进行了数值模拟。通过对比考虑壁面反应和不考虑壁面反应的微通道内燃烧特性的差异,考察了壁面反应对微通道内燃烧状况的影响,揭示了壁面附近自由基行为和壁面反应、气相反应的相互关系,并探讨了不同尺度下壁面反应效应的程度。结果表明,壁面反应改变了微火焰结构,近壁面附近的自由基被吸附,在径向上出现了明显的指向壁面的扩散流,使得气相中的自由基浓度降低,以H基尤为显著。壁面反应不但能够引起着火延迟,还能引起熄火点提前,从而降低了微火焰稳燃极限。在更小的燃烧尺度下,壁面反应降低微火焰可燃极限范围将更加明显。